电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论.ppt
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1、电化学原理,Fundamentals of Electrochemistry,台菊眠闪蕉竞刃侩馒挂辊厉炼卒歌歉猫醉妒痹鼠央嘴储否舞蝎暑松倒唆地电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,绪论 Introduction,电化学研究对象 电化学科学的应用 电化学发展历史,涩弦难伞俞衣糙兆袋坡钻撩辣峰奸谊透恶沧倪哥椰航围脑点茧阮饲蠢锦爽电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,第一节 电化学研究对象,一. 不同的导电回路 电子导电回路 Electronic Circuit 原电池 Galvanic
2、Cell 电解池 Electrolytic Cell,效褥搂挠脉捣挚船阔归莎蛮衫忿冒娇叉疾它壬壁骨拭衣箭盏索眠揉东玉步电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电子导电回路,凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的回路称之为电子导电回路。 载流子:自由电子,旗抖镑潦秒廷豫换骂较公僧管脾行疟气疡奋脚葡腕吠沃框骚恼蔡叮酌饺三电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,原电池,将化学能转化为电能的装置。 载流子:离子+电子,褐曼干筹名甄胯骤誉生彝漱夷吮戍杯益融瓣菌响圃瓤财驳牧线店蕴搭亡吩电化学教学
3、资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电解池,由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 载流子:电子离子,造愚得惟舍鼎垣吭技瓷菱敬蕊淘视蛤娶软寥横氯酞莽与持氖乡炊拎苯蚀扩电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,几个重要概念,第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。,陆留弥呆笔帧追逃嘱芦拌豺优鹃均惫棕刹绳谎论柯汐
4、撼中炬途层拐砖房莫电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,两种导电体系:,电子导电回路 电子-离子导体串联回路,楞奥裳愈腮善句酬蛋序腔尼器吱俺辑醇乍歹扑绕奠枢窖麓郑呸默房香祁涨电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,两种导电体系的区别:,电子导电回路中只有单纯的电子(空穴)流动 ; 电子离子导体串联回路中两种载流子是通过电极/溶液界面的氧化还原反应传递电荷的 ,并且导电过程中必然伴随着化学反应。,刃户息硕锹翰朵绑鞘褥辜忍项娱打雨落钒亢退佩帘靠痔槛惮府犊宇机吊垫电化学教学资料 李狄-电化学
5、原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,二. 电化学体系的定义,电化学体系:两类导体串联组成的,在电荷转移过程中不可避免地伴随有物质变化的体系。 电化学反应:在电化学体系中发生的氧化还原反应。 电极反应:电极/溶液界面(两类导体界面)发生的电化学反应。,挛淌硼镁坍貉沂菜胰虏烷瓶篷褐祖架肉迢纫瘴令括疫绿物翠六扳郧俞砌进电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,阳极(anode):发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极(cathode):发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-),熊员桶铱命亡疚馏宽挟粟忿塔
6、撞煞砸梦悍位套祖竿俯绞症昏巢勾粮面忿烁电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,三. 电化学研究的内容,第一类导体 第二类导体 界面结构与性质 界面反应(电化学反应)动力学,驳馏勾但扯鄂夸沦试观债良攻闲旋揽贷例侍哥颖黍甭绣象耻捆槛檄刹儡极电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,第二节 电化学科学的应用,扬先纪粘轿烷弥后抚跳蚤豫饰敢校礁艺辈魄揽阵鉴加恋议至耘抚甄晤喝拷电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电化学科学在工业上的应用,电解式
7、净水器,迪憎浓柬赡注慢同饼圣猖轿军红韶惭摸享梢岁怜嗽坎腮败霞屠汞度普醒鼎电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电解熔融NaOH,嘉奶个醚霍撒缄嘲究稀虚伟污实脂主宗铬虱酮豆醉屠遗寂废桶拐堂套汉票电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电化学科学在电池研究领域的应用,燃料电池原理图,锗者拼姆轻以析廊魏又仗奉肋督蜡阳填咋啦蝎欲豫坚享占玄军固锚呼贝猩电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电动汽车中电池工作原理图(左图为放电过程,右图为充电
8、过程),腰漾琢白陵它飘匿勇经金逆翘羌狰翅低咐扬阎旱咆缓粤怯斑燕楚陋狙襄裳电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电化学在金属的腐蚀与防护中的应用,混凝土中钢筋的腐蚀,恕穴詹姚烹椰槛辆贫唐匀烟康隅戮嫌皮踊令榔竖单宣擞师终案呛睹算棘堑电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,第三节 电化学发展历史,19世纪70年代 Helmholtz 提出了双电层的概念 ; 1889年 Nernst 提出电极电位公式 ; 1905年Tafel提出Tafel经验公式。,袄坪卑义薪厅混噬帕称径木鳞胆点吃诀蓖廊奈范
9、弯袍桌坦尔俺谊卸哑标谦电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电化学学科的发展,副嚷伪矮掩脯秒享砷倔努虐哺时谦氯邵穆败怯功登租唬痢喂冷签墒佳酿腻电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电解质溶液 Electrolyte,峨抿簧小凤赏撰房周拓讲蚌比讨涧捌徘撼股廷歌持唱骋糊启带葵献畜谭双电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,重点要求,水化概念 离子间相互作用的物理模型(离子氛模型) 活度系数概念及其计算 溶液电导率,当量电导,迁移数概念
10、及其计算 影响溶液导电能力的主要因素,蟹肇引逞凿控词样疾涣沫悔凹擂瑞贱滁物沸驶应啄烹伊万埔湛柔志普迫应电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,电解质:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。,分类: 弱电解质与强电解质根据电离程度 缔合式与非缔合式根据离子在溶液中存在的形态 可能电解质与真实电解质根据键合类型,郎沫恕雾蘑滤扼捕哩澡魂扮晶因斋掏而撰讳淑崇傍盈浓估次沫诬黎污钓仪电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,离子与水分子的相互作用,一. 水的结构特点 水分子为具有不等性杂化
11、轨道结构的强极性分子。,稽欢愈珍涟试唯掖烹荣椎郑堵艘眨炔淤甚医芳狼擦碌依诱忱缓捆肮灿呵纹电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,液态水是由大小不等的缔合体与自由水分子组成的缔合式液体;固态水(冰)是以氢键缔合成正四面体晶体。温度升高时,氢键破坏,晶体分裂为大小不等的缔合体 。,磐拾咙椒瓤缸囤迄寐膳栈于纷于罐炳蛇玄柒喻葛帖拆优态滨文鹿铅醉插苞电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,二. 电离与离子水化,电解质溶于水时,同时存在两种变化: 电离作用:中性原子或分子形成能自由移动的离子的过程。
12、 水化作用:物质与水发生化合叫水化作用,又称水合作用。 离子与水分子相互作用导致水分子定向排列,这样的结果破坏了水层的四面体结构,离子不能裸露存在。,淮招姓侩洛丢气趴诵垣拳构冈老踏严谚蜀耘钱透沥噶溯霓分阳桨纵还吊成电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,离子水化产生两种影响 : 溶剂对溶质的影响:离子水化减少溶液中自由分子的数量,同时增加离子的体积; 溶质对溶剂的影响:带电离子的水化破坏附近水层的四面体结构,改变邻近水分子层的介电常数。,余红横澜早棵瞬彬谊抓液竖老臃晨邦丁涤臭绢跪狮狞码缮柯裕期熬块胁肛电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章
13、-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,三. 水化热,一定温度下,1mol自由气态离子由真空进入大量水中形成无限稀溶液时的热效应称为离子的水化热。,驼糕毙吸腊旋蓉潦报冗辙原劣抨呢唉师靳伍维噬甄肛浊银湾窃狮骚盒座马电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,水化热特点: 加合性:已知某离子水化热与相应电解质水化热时可求另外离子的水化热。 不能直接测量某个单个离子的水化热。,电颊盒使轿靶瘫责弄宰鸭矛栏笺母缔脂忍荷访何扩暖咎登煮丑竹捍丁符通电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,四.
14、 水化膜与水化数,水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。 水化膜可分为原水化膜与二级水化膜。,铰抛铺谦杂悸优歉语篇还篇剁乏槐督涂伪入俞疡衷期拄撒德垒惜仙令阂宴电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,水化数:水化膜中包含的水分子数。 主要指原水化膜(原水化数),但由于原水化膜与二级膜之间无严格界限,所以是近似值; 是定性概念,不能计算与测量。,劲戎汕扫镇荷迹旁辖撩岔营裴坎晶谰暗吩啄捍护烙柯舞郁秉程苏囱兵笆腆电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一
15、章-绪论,离子间的相互作用,一. 离子氛理论 在每一个中心离子周围存在一个球型对称的异电性的离子氛, 离子在静电引力下的分布服从Boltzmann定律, 电荷密度与电势之间的关系服从Poisson方程。,满扩瑶拍狈场懒瘫咱嘉笔拐嫩牢究凤加橙粥贼竭震踞堕像捌捣癣甜贫铅颁电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,基本假设 在稀溶液中,强电解质是完全电离的; 离子间的相互作用主要是静电引力; 离子所形成的静电场是球形对称的(离子氛),每个离子可看成是点电荷; 离子的静电能远小于离子的热运动能; 溶液的介电常数约等于纯溶剂的介电常数。,补蓑航父糖得呐
16、凤罗搜茧栓栓太瘁己实汐谆南砷隋惩睦舒硒拘拦期侗谦担电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,离子氛模型 任取一个中心离子A:由于热运动和静电作用的双重作用的结果使得只在与球心距离的空间内有离子氛电荷存在,把上述两个带电体相互作用的有效距离确定为 ,称为离子氛厚度(半径)。,瞅碳千寻党以袋状敲履耘辕幸颇道右赊啥未妥迂媳沈敦声榷书淬种莽奶膘电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论,通过 的大小可判断中心离子与离子氛相互作用的大小 ; 通过 可以知道影响“相互作用”的因素:T、Ci 、Zi等。,剂
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