应用电化学第一章-电化学理论基础.ppt
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第一章电化学理论基础电化学体系电化学过程热力学非法拉第过程及电极/溶液界面的性能法拉第过程和影响电极反应速度的因素物质传递控制反应电化学研究基本方法主要内容:
第一节电化学体系的基本单元1.1电极1.2隔膜1.3电解质溶液1.4电解池1.1电极(electrode)电极:
与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体。
作用:
实现电能的输入或输出,是电极反应的场所。
电极的分类(电势、反应类型)根据电极组成分为:
金属电极。
由金属及相应离子组成。
特点:
氧化还原对可以迁越相界面,如铜电极Cu2+Cu。
(第一类电极)氧化还原电极。
由惰性金属电极及溶液中氧化还原离子对组成。
特点:
氧化还原对不能迁越相界面。
如PtFe2+,Fe3+。
(零类电极)气体电极。
由惰性金属及氧化还原对中一个气体组元组成。
如氢电极PtH2(g))H+(aq)(零类电极)标准氢电极难溶盐电极。
由金属难溶盐及难溶盐阴离子组成,包含三个物相两个界面。
如:
AgCl电极Ag(s)AgCl(s)Cl-、氧化汞电极Hg(l)HgO(s)OH-。
(第二类电极)膜电极。
利用膜表面与电解液的离子交换平衡所建立的电势,测定电解液中特定离子活度。
如玻璃电极、离子选择电极等。
膜内外被测离子活度的不同而产生电位差化学修饰电极。
将活性基团、催化物质附着在电极金属表面上,使之具有较强特征功能。
根据不同用途分为:
1.工作电极(Workelectrode,WE)又称研究电极,其上面发生的反应过程是我们的研究对象;基本要求:
研究的电化学反应不受电极自身发生的反应的影响有较大的电位窗电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应电极面积不宜太大电极表面均一、平滑,且易进行表面净化工作电极可以是固体也可以是液体,能导电的固体材料均能作电极。
通常根据研究的性质预先确定电极材料。
A.铂电极(Platinumelectrode)特点:
化学性质稳定、氢过电位小,高纯度铂易得到、容易加工,但价格较昂贵。
典型的工作电极主要有:
B.金电极(Goldelectrode)特点:
在阴极区电位窗口比较宽,易与汞形成汞齐,但是在HCl水溶液中易发生阳极溶解。
常用金电极测定正电位一侧的电化学反应,而相同形状的汞齐化的金电极常用来研究负电位一侧的还原反应。
C.碳电极(Carbonelectrode)类型:
石墨电极、糊状碳电极和玻碳电极等。
特点:
电位窗口宽、容易得到、使用方便。
玻碳电极应用比较广泛:
导电性高、对化学药品的稳定性好、气体无法通过电极、纯度高、价格便宜、氢过电位和氧过电位小以及表面容易再生。
D.汞电极(Mecuryelectrode)特点:
常温下为液态,可重现均相表面、易制备、氢过电位大(提高了负电位下的工作窗口),常用在极谱分析法中,可与其他金属形成汞齐制备成汞齐电极。
注意:
建立合适的电极预处理步骤,保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的重现性。
2辅助电极(Counterelectrode,CE)辅助电极又称对电极,该电极与工作电极组成回路,使工作电极上电流通畅,保证所研究的反应在工作电极上发生,但必须无任何方式限制电池观测的响应。
工作电极发生氧化或还原反应时,辅助电极上可为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应,使电解液组分不变。
为减少辅助电极上的反应对工作电极的干扰,一般采用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。
要求:
1.大的表面积使外部所加的极化主要作用于工作电极上2.电阻小,不易极化。
3.参比电极(Referenceelectrode,RE)参比电极具有已知恒定电位,为研究对象提供一个电位标准(相对于参比电极的电极电势)。
参比电极上通过的电流极小,不致引起参比电极的极化(接近于理想不极化的电极)。
在控制电位实验中,参比半电池电势固定,加在电化学池上的电势的变化值则直接表现在工作电极/电解质溶液的界面上。
要求:
1.可逆电极,电极电势符合能斯特方程2.参比电极反应具有较大的交换电流密度,通过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状3.具有良好的电势稳定性和重现性A.标准氢电极(NHE)常以氢离子和氢气的活度为1时的电位即E0为电极电位的基准,其值为0.B.甘汞电极(Calomelelectrode)水溶液体系参比电极:
0.1mol/L甘汞电极标准甘汞电极(NCE)饱和甘汞电极(SCE)KCl浓度0.1mol/L1.0mol/L饱和溶液电极电位(V)+0.3365+0.2828+0.2438C.Ag/AgCl电极由覆盖着氯化银层的金属银浸在氯化钾或盐酸溶液中组成。
常用Ag|AgCl|Cl-表示。
一般采用银丝或镀银铂丝在盐酸溶液中阳极氧化法制备。
银|氯化银电极的电极电势与溶液中Cl-浓度和所处温度有关。
Ag/Ag+(乙腈)非水溶液体系参比电极:
化学电源和电解装置中,辅助电极和参比电极常二合一。
化学电源中,电极材料可参与反应,本身可溶解或化学组成改变;电解过程,电极一般不参加化学的或电化学的反应,仅将电能传递至发生电化学反应的电极/溶液界面。
电极的不溶性困难问题1.2隔膜隔膜是电解槽必要的结构单元,作用:
将电解槽分隔为阳极区和阴极区,保证阴极、阳极上发生氧化-还原反应的反应物和产物不互相接触和干扰。
类型:
玻璃滤板隔膜、盐桥和离子交换膜(起传导电流作用的离子可以透过隔膜)多孔膜和离子交换膜(阳离子交换膜、阴离子交换膜)NO3-液接电位两种组成不同,或组成相同浓度不同的电两种组成不同,或组成相同浓度不同的电解质溶液接触界面两边存在的电位差,称解质溶液接触界面两边存在的电位差,称为液体接界电位,简称为液接电位为液体接界电位,简称为液接电位(liquidjunctionpotential)。
例:
当两种浓度不同的AgNO3溶液相接触时C1C2C1C2Ag+-+液接电位当浓度相同的AgNO3与HNO3相接触时VH+VAg+Ag+H+AgNO3HNO3+-可采用盐桥(saltbridge)来消除液接电位KClK+Cl-K+Cl-VK+VCl-盐桥的组成:
高浓度电解质溶液高浓度电解质溶液正负离子迁移速度相近正负离子迁移速度相近*盐桥的作用:
1)使液接电位减至使液接电位减至最小以致接近消除最小以致接近消除2)提供离子迁移通)提供离子迁移通道(沟通内电路)道(沟通内电路)1.3电解质溶液电解质溶液是电极间电子传递的媒介,由溶剂和高浓度的电解质盐(作为支持电解质)以及电活性物种等组成,也可能含有其他物质(如络合剂、缓冲剂)。
类型:
水溶液体系、有机溶剂体系和熔融盐体系。
电解质是使溶液具有导电能力的物质,分类:
1.电极反应的起始物质。
与溶剂相比,其离子优先参加电化学反应,起导电和反应物双重作用2.只起导电作用。
在研究的电位范围内不参与电化学反应,称为支持电解质3.固体电解质。
具有离子导电性的晶态或非晶态物质:
聚环氧乙烷、全氟磺酸膜Nafion膜、-铝氧土等4.熔盐电解质:
兼顾1、2的性质,多用于电化学方法制备碱金属和碱土金属除熔盐电解质外,一般电解质只有溶解在一定溶剂中才具有导电能力,选择溶剂应具有一定的介电常数。
电极反应对溶液中的杂质较敏感,溶剂必须仔细纯化如:
水做溶剂,通常要将离子交换水进行二次或三次蒸馏后使用(如:
石英亚沸水)石英容器,第一次蒸馏时常通过高锰酸钾溶液除去可能存在的有机杂质,同时在进行电解时,须考虑氢气和氧气的产生。
有机溶剂条件:
可溶解足够量的支持电解质具有能够使支持电解质离解的介电常数常温下为液体,且蒸气压不大黏性不大,毒性小;电位窗口大纯化:
常见杂质为水,先通过分子筛交换,然后通过CaH2吸水,再蒸馏除去。
1.4电解池的设计与安装电化学电解池主要包括电极和电解液,一个连通的容器。
电解池的材料一般为玻璃,HF液和浓碱采用聚四氟乙烯,聚乙烯、有机玻璃等。
注意:
1.电解池体积不宜太大,尤其是研究物质昂贵时2.工作电极和辅助电极最好分腔放置:
采用隔膜;3.参比室应有液体密封帽,使不同溶液间造成接界,选择合适盐桥4.测量时需要高纯氮气或氩气,除去溶液中的氧气,应留有气体的进出口5.若温度保持恒定,须考虑恒温装置;考虑搅拌1.5电化学体系的书写电化学体系的书写1)发生氧化反应的一极写在左)发生氧化反应的一极写在左发生还原反应的一极写在右发生还原反应的一极写在右2)溶液注明活度,气体标明压力)溶液注明活度,气体标明压力3)用表示电池组成的每个接界面,)用表示电池组成的每个接界面,用表示盐桥,表明具有两个接界面用表示盐桥,表明具有两个接界面铜锌原电池结构:
铜锌原电池结构:
(-)ZnZn2+(1mol/L)Cu2+(1mol/L)Cu(+)20.377CuCuVj+=VZnZn763.02电极反应:
(-)Zn极极Zn2eZn2+(氧化(氧化反应)反应)(+)Cu极极Cu2+2eCu(还原反(还原反应)应)电池反应:
Zn+Cu2+Zn2+Cu(氧化还原反应)(氧化还原反应)0.337(0.763)1.1EVjj+-=-=-=FaradayFaradaysLawsLaw在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。
通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
取电子的得失数为z,通入的电量为Q,则电极上发生反应的物质的量n为:
电极上发生反应的物质的质量m为:
z-MeMAeAzzzQmnMMzFQnzFQnzF或F=Le法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量。
已知元电荷电量为191.602210C=6.0221023mol-11.602210-19C=96484.6Cmol-196500Cmol-1荷电粒子基本单元的选取荷电粒子基本单元的选取根据法拉第定律,通电于若干串联电解池中,每个电极上析出物质的物质的量相同,这时,所选取的基本粒子的荷电绝对值必须相同。
例如:
荷一价电荷一价电阴极阳极2111H,Cu,Au2232211O,Cl42荷三价电荷三价电阴极阳极23H,Au22233O,Cl42荷二价电荷二价电阴极阳极22H,Cu,Au3221O,Cl2法拉第定律的意义法拉第定律的意义是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。
该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。
该定律的使用没有什么限制条件。
电化学体系电化学体系通常分两类:
(1)原电池:
电化学中两电极与外电路中的负载接通后自发地将电流送到外电路做功
(2)电解池:
与外电源组成回路,强迫电流在电化学体系中通过并促使电化学反应发生原电池与电解池的区别:
原电池中自由能G小于零,反应自发进行;化学能转变为电能;正极是阴极,负极是阳极。
电解池中自由能G大于零,反应是被迫进行,需要从外界输入能量才能发生化学反应,电能转化为化学能;正极是阳极,负极是阴极。
第二节电化学过程热力学热力学:
指定的条件下反应进行的方向和限度。
电化学热力学:
电池反应对外电路所能提供的最大能量。
一、可逆电化学过程的热力学1.电池的可逆性可逆电极必须具备的两个条件:
(1)电池反应是可逆的。
如ZnZnSO4电极,其电极反应为:
ZneZn22
(2)电池在平衡条件下工作平衡条件:
通过电极的电流等于0或电流无限小,电极上进行的氧化反应和还原反应速率相等。
所以可逆电池是在平衡条件下工作的,电荷交换与物质交换都处于平衡的电池,可逆电池也就是平衡电池。
2.2.可逆电极的电势可逆电极的电势可逆电极电势,也称为平衡电势或平衡电极电势。
ReOkiai2根据能斯特公式,电极的平衡电极电势可写成下列通式,即(O代表氧化态;R代表还原态)ROeeezFRTzFRTlnln还原态氧化态是标准状态下的平衡电势,叫做该电极的标准电极电势。
e3.3.可逆电化学过程的热力学可逆电化学过程的热力学FE)(WGPTzm非膨胀功,对于一个在等温等压下发生的一个可逆电池反应有:
体系Gibbs自由能的减少等于体系对外所做的最大非体积功。
该式是电化学和热力学的基本关系的桥梁电池反应不能自发进行。
0,0,PTGE电池反应自发进行,0,0,PTGE根据电池反应的Gibbs自由能的变化可以计算出电池的电动势和最大输出电功等。
假如电池内部发生的化学总反应为mMlLbBaA在恒温恒压条件下,可逆电池所做功最大电功等于体系的自由能的减少,即:
FE)(WGPTzm非膨胀功,bBaAmMlLPTPTlnRTGGmm,bBaAmMlLPTlnRTGFEmz,bBaAmMlLbBaAmMlLPTlnFRTElnFRTFGEzzzm,FGEPTzm,是参与反应的物质活度为1时的电动势,称为标准电动势。
mzTPGFED=-,又因为lnzTPGRTKFE破D=-=-,KlnFRTEz所以(此式可以计算熵变S)TGTHG)(已知等温时根据G=-zFE,可以将反应的熵变S写成PTEzFTGS)()((此式可以计算平衡常数K)等温情况下,可逆电池反应的热效应为:
PRTEzFTSTQ)(从温度系数的为正或为负即可确定可逆电池在工作时是吸热还是放热。
zFETEzFTHP)(反应焓变为电动势温度系数PTE)((此式可以计算焓变H)根据热力学第一定律,如果体积功为零,则电池反应的内能的变化为:
FE)TE(FTWQUP,maxfRzz4.不可逆电化学过程的热力学实际发生的电化学过程都有一定的电流通过,因而破坏了电极反应的平衡状态,导致实际发生的电化学过程基本上为不可逆过程。
设在等温等压下发生的化学反应在不可逆电池中,则体系状态函数的变化量USHG,皆与反应在相同始末状态下在可逆电池中发生时相同,但过程函数W与Q却发生变化。
对于电池实际放电过程,当放电电池的端电压为V时,不可逆过程的电功可表示为zFVWfi,根据热力学第一定律,电池不可逆放电过程的热效应为:
)EV(F)TE(FTWUQPfizz,第一项:
电池可逆放电时产生的热效应,第二项:
由于电化学极化,浓差极化及电极和溶液电阻等引起的电压降的存在,克服电池内各种阻力而放出的热量。
结论:
电池应注意放电条件对于等温,等压条件下发生的不可逆电解反应,环境对体系做电功,不可逆过程的电功表示为:
zFVWfi,不可逆电解过程的热效应为:
)()(VEzFTEzFTWUQPfi,第一项:
可逆电解时体系吸收的热量,第二项:
克服电解过程各种阻力放出的热量。
结论:
实际电解中,应移走多余热量,维持温度恒定。
第三节非法拉第过程及电极第三节非法拉第过程及电极/溶液界面的性质溶液界面的性质一、研究电极/溶液界面性质的意义意义:
弄清界面性质对界面反应速率的影响。
各类电极反应都发生在电极/溶液的界面上,界面的结构和性质对电极反应有很大影响。
1溶液性质、电极材料及表面状态对电极反应的影响。
例:
同一电极电势下氢在铂电极和汞电极上析出速率不同;电极上发生吸附会降低反应速率等;影响主要表现影响主要表现:
2界面电场对电极反应速度的影响对许多电极反应,电极电势改变100mv-200mv,反应速率改变10倍。
了解电极/溶液界面的结构和性质。
有效控制电极反应性质和速度。
二.理想极化电极电极上发生的反应过程有两种类型:
法拉第过程:
有电荷传递,发生氧化或还原反应,时的过程符合法拉第定律,产生法拉第电流。
非法拉第过程:
无电荷传递反应,只是电极溶液界面的结构发生变化的过程。
为了研究界面性质,选择在电极/溶液界面上不发生电化学反应的电极体系。
理想极化电极:
无论外电源怎样施加电位,均无电流通过电极/溶液界面的电极。
绝对的理想极化电极是不存在的。
但在一定的电势范围内,存在基本符合“理想极化电极”条件的实际体系。
例:
由纯净汞与充分除去氧和其他氧化还原杂质的高纯度KCl溶液所组成的电极体系,在+0.1-1.2V之间,此电极体系可近似看作“理想极化电极”,并被用来研究界面电性质。
理想极化电极上没有电极反应发生。
当其电位改变时,由于电荷不能穿过其界面,形成双电层,所以电极/溶液界面的行为就类似于电容器。
三、双电层电容电容器是由介电材料分开的两块金属薄片组成的,其行为满足:
C=q/Eq电量(C);E施加于电容器的电位(V);C电容(F)对电容器施加一电位,电荷将在金属板上积累,直至满足方程,而定向排列在电容器两个极板上的电荷数目相等,符号相反,同时在充电过程中有充电电流产生。
电极/溶液界面的性质类似于电容器,对电极/溶液界面,一定电位下,如果金属电极上带的电荷为qM,溶液中带的电荷为qS,则qM=-qS类似于电容器的金属/溶液界面(a):
金属表面带负电;(b):
金属表面带正电双电层(doublelayer):
电极和溶液界面带有的电荷符号相反,荷电物质定向排列在界面两侧,称为双电层。
给定电位下,电极溶液的界面特性可用双电层电容来表征。
四、双电层理论概要双电层理论的发展经历了若干发展阶段:
1.亥姆荷茨(Helmholtz)模型平板电容器模型19世纪末亥姆荷茨(Helmholtz)提出:
金属表面过剩的电荷必须被溶液中靠近电极表面带相反电荷的离子层中和。
溶液中的电荷集中在贴近电极的一个平面上,构成紧密层。
两电荷层间距离为离子半径。
亥姆荷茨(Helmholtz)模型,紧密双电层结构缺点:
电极和溶液中的荷电离子不是静止的,而是处于不停的热运动之中。
2.估依(Gouy)和恰帕曼(Chapman)模型扩散双电层理论考虑了热运动时的电极/溶液界面双电层结构:
溶液中与电极表面电荷相反的离子只有一部分紧密排列在溶液一侧(紧密层,一、二个离子厚度)。
另一部分离子与电极表面的距离从紧密层一直分散至本体溶液中(扩散层),直到和溶液本体呈均匀分布。
溶液扩散层中的离子在静电作用和热运动下按波尔兹曼规律分布。
缺点:
忽略了离子的尺寸,把离子看作点电荷,只适于极稀电解质溶液。
3.斯特恩(Stern)模型紧密层和扩散层模型SternStern模型中金属模型中金属/溶液界面剩余电荷与电位的分布溶液界面剩余电荷与电位的分布SternStern的的紧密层和分散层模型紧密层和分散层模型1924年,斯特恩(Stern)提出:
水化离子到电极表面的距离d不能小于水化离子的半径,在xd的界面层中不存在离子电荷,称为紧密层,在xd的表面层中随离电极表面距离x的增大,由于热运动和相反电荷离子的存在,电场强度随之减小直至为零,该表面层称为扩散层。
两者边界为OHP。
即最接近金属表面的溶剂化离子中心所在平面,当存在特性吸附离子时,两者边界贴近电极表面,其中心所在平面为IHP。
斯特恩指出离子特性吸附的可能性,但没有考虑它对双电层结构的影响。
后来由Grahame对这方面做了修正,提出了修正的GCS(Gouy-Chapman-Stern)模型。
4.BDM(Bockris-Davanathan-Muller)三电层模型BDM模型的观点:
1)电极/溶液界面的紧密双电层由内紧密层(内Helmholtz层,简称IHP)和外紧密层(外Helmholtz层,简称OHP)构成。
2)最靠近电极表面的一层为内紧密层,由溶剂分子和特性吸附离子或分子组成。
(特性吸附:
在电极表面以非静电作用力吸附离子或分子的现象,阴离子容易发生特性吸附)。
大多数溶剂为强极性分子,可以在电极表面定向形成偶极层,通常第一层为水分子层。
3)第二层是外紧密层,由溶剂化离子组成。
(溶剂化离子与电极的相互作用仅涉及远程静电力,称为非特性吸附离子)4)非特性吸附离子分布扩散于三维区间并延伸到本体溶液中。
在OHP与本体之间为扩散层。
BDM双电层模型BDM模型中电极/溶液界面双电层电位分布非法拉第过程中,电荷没有越过电极界面,但电极电势、电极面积或溶液组成的变化都会引起外电流的流动。
其机理类似双电层电容器的充电或放电,因此这部分电流为充放电电流,或非法拉第电流。
电极动力学研究的法拉第电流应是外电路电流与充电电流之差。
特别是电极表面发生吸附时,非法拉第电流常不能忽略。
双电层结构能影响电极过程进行的速度,在电化学研究中一般不能忽略双电层电容或充电电流的存在,特别对于一些电化学体系(如生物膜)的研究,因电极/溶液界面并没有发生电荷传递反应,故而研究电极/溶液界面的双电层性质就成为其主要的研究方法。
五、电毛细现象界面结构的研究内容:
在界面过渡区域中剩余电荷和电位的分布及与电极电位的关系。
界面性质:
界面层的物理化学特性,包括界面张力、微分电容、电极表面剩余电荷密度等。
研究双电层时常用汞电极,电极通电时,双电层的电极/溶液界面张力随电位变化而变化。
毛细管现象:
界面张力与电极电势之间具有一定依赖关系的现象。
电毛细曲线:
界面张力随电位的变化曲线。
E/V(相对于标准氢电极)汞电极上的电毛细曲线和表面剩余电荷密度电位曲线特点:
1.-曲线具有最高点。
在纯汞电极的表面,不存在过剩电荷时,其界面张力最大。
2.最高点左边(左分支)表示汞电极表面存在过剩正电荷,右边(右分支)表示汞电极表面存在过剩负电荷。
电毛细曲线具有抛物线形状,分析:
汞本身有表面张力;单位面积上有过剩电荷。
构成过剩电荷的离子彼此排斥尽可能扩大其表面,有反抗界面张力的作用。
电荷密度越大,排斥力越大,界面张力越小。
电极表面带过剩正电荷,曲线向左边下降;电极表面带过剩负电荷,曲线向右边下降,得到抛物线形状电毛细曲线。
研究电极溶液界面张力的意义:
了解双电层的构造和电极表面带过剩电荷的情况;研究电极反应的热力学和动力学;掌握通过静电吸附方法制备化学修饰电极时条件的控制。
随电极表面电荷密度q的变化而变化,符合Lippman公式:
-曲线左分支:
d/d0,电极表面带正电,最高点:
d/d=0,q=0,电极表面电荷为0,界面张力最大,双电层消失。
右分支:
d/d0,qBr-Cl-SO42-ClO4-F-同一电极在不同的阴离子体系中零电荷电势不同,一般取表面活性很小或较小的离子体系进行实验。
注意:
不可把零电荷电位与绝对电位的零点混淆。
不能用相对于零电荷电势测得的电势(称合理电势),计算电池的电动势。
处理电极过程动力学问题时,真正起作用的仍然是相对于某一参比电极测得的相对电极电势。
电极溶液界面的许多重要性质都与“合理电势”有关,主要有:
(1)表面剩余电荷的符号和数量;
(2)双电层中的电势分布情况;(3)各种无机离子和有机物种在界面上的吸附行为;(4)电极表面上的气泡附着情况和电极被溶液润湿情况等都与“合理电势”有关。
因此,零电荷电势具有一定的参考意义。
电化学反应一般是在电极/溶液界面的电极表面上发生,因此电极表面性能是影响电化学反应的重要因素。
重要课题通过吸附方法有目的地在电极表面引入某些具有特定功能的物种,可能使电极出现特定功能。
法拉第过程:
有电荷传递,发生氧化或还原反应,时的过程符合法拉第定律,产生法拉第电流。
非法拉第过程:
无电荷传递反应,只是电极溶液界面的结构发生变化的过程。
第四节法拉第过程和影响电极反应速度的因素法拉第过程和影响电极反应速度的因素一、电极反应种类和机理电极反应:
包含电子的、向或自一种表面(一般为电子导体或半导体)转移的复相化学过程。
基本电荷迁移过程:
阴极还原过程:
阳极氧化过程:
dReneOxRedneOx-1.简单电子迁移反应:
电极/溶液界面的溶液一侧氧化或还原物种借助于电极得到或者失去电子,生成还原或氧化态的物种而溶解于溶液中,而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等不发生变化。
如:
pt电极上发生Fe3+还原为Fe2+的反应主要类型:
23FeeFe2.金属沉积反应:
溶液中的金属离子从电极上得到电子还原为金属,附着于电极表面,电极表面状态和沉积前相比发生了变化。
如:
Cu2+在Cu电极上还原为Cu的反应3.表面膜转移反应:
覆盖于电极表面的物种经过氧化还原形成另一种附着于电极表面的物种(氧化物、氢氧化物、硫酸盐等)。
如:
铅酸电池中正极的放电反应,PbO2还原为PbSO4OHsPbS
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- 应用 电化学 第一章 理论基础