电化学的起源与发展
电化学原理PPT课件
（saturated calomel electrode，SCE） 6.导线；7. Hg；8.纤维
以标准氢电极的电极电势为标准，
可以测得SCE的电势为0.2415V。
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对电极（辅助电极）
对电极一般使用惰性贵金属材料如铂丝等， 以免在此表面发生化学反应，用于与工作 电极形成回路。
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22
电化学工作站
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电化学三电极系统
• 工作电极（Working electrode） • 参比电极（Reference electrode） • 对电极（Auxiliary electrode）
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工作电极
滴汞电极（极谱法） 铂电极 金电极 碳电极 热解石墨(PG)
玻碳(GC) 碳糊 碳纤维
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参比电极
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电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
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近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证
富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是
做电实验的第一个牺. 牲者。
4
电化学的发展史
1791年, 意大利伽伐尼的青蛙实验 (电化学的起1799年, 伏特堆 (伏特电池/原电池的雏形)
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6
电化学的发展史
1807年, 戴维电解木灰(potash)和苏打(soda)， 分别得到钾(potassium)和钠(sodium)元素
电化学的起源与发展
电化学的起源与发展起源阶段：1.伽伐尼效应（1791年）：意大利科学家路易吉·伽伐尼发现，将两种不同的金属与青蛙肌肉组织接触时会引起肌肉收缩，这一现象被解释为“动物电”，但后来证明这是由于化学反应产生的电流导致的，这一发现启发了后续对电化学现象的研究。
2.伏打电池（1799年）：亚历山德罗·伏打受伽伐尼实验启发，发明了第一款连续供电的装置——伏打堆（Voltaicpile），这是一种早期的化学电池，它首次实现了稳定持续的电能转换，标志着电化学学科的诞生。
发展阶段：1.电解定律（1833年）：英国科学家迈克尔·法拉第通过对电解过程的定量研究，提出了电解定律，其中包括著名的法拉第电解定律，阐明了电能与化学物质之间转化的数量关系。
2.原电池与电解：随着伏打电池的出现，科学家们开始对各种化学反应与电流之间的联系进行深入研究，开展了大量电解水和其他物质的实验。
3.电化学基本原理确立：19世纪，伴随着对电解质溶液理论、原电池热力学、电极过程动力学和界面电化学等领域的探索，电化学的基本理论框架逐渐完善。
4.应用领域扩展：随着时间的推移，电化学的应用领域不断拓宽，涵盖了化学电源（如燃料电池、二次电池）、电镀、金属提炼（电解冶金）、防腐蚀、电化学分析、电化学合成以及新型电化学能源存储系统（如锂离子电池）等领域。
近现代发展：20世纪以来，电化学在材料科学、生物医学、环境科学、能源科学等诸多领域中发挥了重要作用。
例如，电化学传感器、电化学储能技术、电化学表面改性技术、光电化学以及生物电化学信号传输等方面的研究均取得了显著进展。
电化学的历史发展是一个逐步揭示电能与化学反应之间相互作用规律的过程，从最初的自然现象观察到现代复杂体系的理论构建和实际应用，经历了几个世纪的积累和创新。
电化学发展史
电化学发展史电化学是物理化学的一个重要组成部分，它不仅与无机化学、有机化学、分析化学和化学工程等学科相关，还渗透到环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域。
电化学作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。
传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换，如电解和原电池。
但电化学并不局限于电能出现的化学反应，也包含其它物理化学过程，如金属的电化学腐蚀，以及电解质溶液中的金属置换反应。
一、16-17世纪：早期的相关研究公元16世纪标志着对于电认知的开始。
在16世纪50年代，英国科学家William Gilbert （威廉·吉尔伯特，1540-1605）花了17年时间进行磁学方面的试验，也或多或少地进行了一些电学方面的研究。
吉尔伯特由于在磁学方面的开创性研究而被称为“磁学之父”，他的磁学研究为电磁学的产生和发展创造了条件。
吉尔伯特按照马里古特的办法，制成球状磁石，取名为“小地球”，在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。
他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来，在球面上罗盘磁针也会下倾。
他还证明表面不规则的磁石球，其磁子午线也是不规则的，由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。
他发现两极装上铁帽的磁石，磁力大大增加，他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系，发现这是一种正比关系。
吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象，建立了一个理论体系。
他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。
他认为磁石的磁力会产生运动和变化。
他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。
在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。
吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。
在电磁学中，磁通势单位的吉伯（gilbert）就是以他的名字命名，以纪念他的贡献。
1663年，德国物理学家Otto vonGuericke（奥托·冯·格里克1602-1686）发明了第一台静电起电机。
电化学历史简介
电化学历史简介电化学的历史可以追溯到18世纪末和19世纪初，当时科学家们开始研究化学反应与电流之间的联系。
以下是电化学发展的一些重要里程碑：1.1791年，意大利科学家Luigi Galvani发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象，这一般被认为是电化学的起源。
2.1799年，Alexandro G. A. A. Volta在Galvani的工作基础上发明了用不同的金属片夹湿纸组成的“电堆”，即现今所谓的“伏打堆”，这是化学电源的雏型。
在直流电机发明以前，各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。
3.1834年，英国科学家迈克尔·法拉第发现了法拉第电解定律，该定律描述了电解质溶液中化学反应和电势之间的关系，为电化学奠定了定量基础。
这一理论被广泛应用于电池和电解池等设备的设计和研究中。
4.19世纪下半叶，经过赫尔姆霍兹和吉布斯的工作，赋予电池的“起电力”（今称“电动势”）以明确的热力学含义。
1889年，能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系，即著名的能斯特公式。
5.1923年，德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶液静电理论，大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。
6.20世纪40年代以后，电化学暂态技术的应用和发展、电化学方法与光学和表面技术的联用，使人们可以研究快速和复杂的电极反应，可提供电极界面上分子的信息。
随着时间的推移，电化学逐渐发展成为物理化学的一个重要分支，其应用领域也不断扩展，包括电解工业、机械工业、环境保护、化学电源、金属的防腐、生命现象的研究以及电化学分析法等。
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电化学发展的历程与前景
电化学发展的历程与前景电化学是研究电荷在电化学介质中移动、在电极表面发生反应并形成电流的科学。
这一领域的研究对于现代科技的发展有着重要的贡献，如电池、太阳能电池、燃料电池等都是基于电化学原理的创造。
本文将介绍电化学发展的历程和未来的前景。
一、电化学发展的历程1. 电化学的起源电化学最早的研究可以追溯到18世纪，当时欧洲的科学家们开始研究电荷的性质和电流在物体中的流动。
最早关于电荷的性质的研究可以追溯到英国研究者史密斯于1767年发现一个新物质，经加工处理后可以吸引琉璃棒上的绸子，被称为“电”。
由此，科学家们开始对电荷的性质进行了解和研究。
2. 电化学理论的建立1781年，英国化学家普里斯特利（Priesstley）发现了“新空气”，即氧气。
这是对当时既有化学学说的冲击，因为既有的学说认为空气是不变的、不能分解的物质。
随着研究的深入，化学家们发现，在化学反应中，电子的转移和物质的变化有着密切的联系。
因此，他们开始研究电子在物质中的转移和化学反应的关系，并逐渐形成了电化学理论。
3. 电池的出现1800年，意大利物理学家伏打发明了第一种电池——伏打电池。
这种电池由锌、铜两种金属和盐水构成的。
伏打电池的出现推动了电化学的发展，并有助于科学家们在实验中研究电荷和电流的性质。
4. 电分解定律的发现1803年，英国化学家法拉第在研究电解的过程中发现了电分解定律，即电解池中的材料质量与通过电解池中的电流的量成正比例。
法拉第的研究成果导致电化学的研究得以深入，并得到了认可。
5. “转化理论”的提出据以往的研究所述，当时的学者们普遍认为所有的物质都是由少量元素组成的，并且认为元素之间的转化是不可能的。
但是随着电化学的研究，科学家们开始发现当物质被放在电场中时，它会与电荷相互作用，从而发生化学反应。
基于这一发现，瑞典化学家贝里尔（Berzelius）提出了“转化理论”，即元素并不是永久不变的，而是可以转化为别的元素。
电化学原理讲解
电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
更灵敏的检测方法
循环伏安法
检测限10-5 mol/L
改变加载 电位的波形
示差脉冲伏安法(DPV) 方波伏安法(SWV)
检测限10-8 mol/L 扫描速率快
示差脉冲伏安法DPV Differential-Pulse Voltammetry
示差脉冲伏安法的激发信号（施加的电压）
示差脉冲伏安图
Differential-pulse voltammograms for a 1.3 × 10−5 M chloramphenicol solution.
方波伏安法SWV Square-wave Voltammograms
方波伏安法的激发信号（施加的电压）
方波伏安图
Square-wave voltammograms for TNT solutions of increasing concentration from 1 to 10 ppm (curves b–k), along with the background voltammogram (curve a) and resulting calibration plot (inset).
无/有液体接界电池
化学电池的阴极和阳极
发生氧化反应的电极称为阳极，发生还 原反应的电极叫做阴极。
一般把作为阳极的电极和有关的溶液体系写在左边，把
电化学
解法一：取基本粒子荷单位电荷： 1/3Au3+，1/4O2 (1) Q = nzF = 1.20/(197.0/3)×1×96500 = 1763 C
(2) t = Q/I = 7.05×104 s
(3) n(O2) = 1/4 × n(1/3Au) = 4.57×10-3 mol
解法一：取基本粒子荷单位电荷： Au3+，3/4O2 (1) Q = nzF = 1.20/197.0×3× 96500 = 1763 C
解法一：阴极区Cu2+浓度的改变由两种原因引起： （1）Cu2+的迁入 （2）Cu2+在阴极上发生还原反应1/2Cu2++e→1/2Cu(s)
1/2Cu2+的物质的量变化为：n(后) = n(前)+n(迁)-n(电)
M(1/2CuSO4) = 79.75 g.mol-1 n(后) = 1.109/79.75 = 1.3906×10-2 mol
均匀导体在均匀电场中的电导 G 与导体截面积 A 成正比, 与其 长度 l 成反比, 即
G =κ A
l
κ 称为电导率, 是电阻率的倒数, 单位为S·m－1．
意义：电解质溶液的电导率 κ 是两极板面积 A = 1m2, 距离l =
1m 时溶液的电导.
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• 标准KCl 溶液的电导率( κ / S⋅m−1 )
电化学装置
原电池 primitive cell (化学能 电解池 electrolytic cell (电能
电能) 化学能) 4
§7-1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律
1. 电解质溶液的导电机理
基本概念：
电子导体(第一类导体): 依靠自由电子的运动而导电.如金属， 石墨，金属化合物等 离子导体(第二类导体): 依靠离子定向运动而导电.如电解质溶 液或熔融电解质等.
物理化学-第五章电化学 (2)
←Cl–
Cu
Cu2+→
在Cu电极与溶液的界面处，Cu2+得到电 子e–变成金属Cu： Cu2+ + 2e– →Cu
CuCl2溶液
电解池
还原反应
Cu电极为阴极
电极反应------化学反应
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+ – e–
电解质溶液的导电总过程： (1) 电池负极上的电子由Cu电极进入 电解质, 电子在Cu电极被Cu2+消耗。
因此 k = Kcell· G = Kcell· R
首先确定电导池常数
1
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(1) 电导池常数(Kcell)的测定
l Kcell = A
电导池常数Kcell的测定方法：不能采用几何方法测量，而是用 间接的方法测量。将一个已知电导率的溶液(通常是KCl溶液)注 入到电导池中，测量出溶液的电阻或电导，代入下式，即可求 得电导池常数。
298.15K 11.173 1.2886 0.14114
由此可见对于浓度不同的同种电解质，其电导率是不同的，因 此不能用电导率来描述电解质的导电能力，不能用来比较几种 电解质的导电能力。
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二. 摩尔电导 (摩尔电导率) 1. 摩尔电导(摩尔电导率)：在相距1m的两个平行电极之间， 放置含有1mol电解质的溶液，此溶液的电导称为摩尔电导 率。 2. 符号：m 3.摩尔电导率与电导率的关系
在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生；
溶液内部有离子作定向迁移运动。
3. 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应
两个电极反应之和为总的化学反应： 原电池电池反应； 电解池电解反应
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§5-3 电解质溶液的电导 一. 电导与电导率 在电学中,第一类导体的导电能力是用电阻R表示。 在电化学中,电解质溶液的导电能力用电导G (L)来表示。 1. 电导的概念 电导G(L)——是导体导电能力大小的量度，为电阻的倒数。 G= 1 电导的单位：S（西门子 )或1（姆欧） 1 因此：G = ρ A l
电化学分析方法的探索与改进
电化学分析方法的探索与改进在现代科学技术的发展中，电化学分析方法因其简单、快速、灵敏和非破坏性等特点而受到广泛关注和应用。
本文将探讨电化学分析方法的发展历程以及对其进行改进的研究，为读者提供一个全面了解该领域的视角。
一、电化学分析方法的发展历程1. 电化学的起源和发展电化学是研究电荷转移过程及其与化学反应之间关系的学科，它的起源可以追溯到18世纪末由伏特和奥斯特瓦尔德等科学家的研究。
伏特提出了伏特定律，奥斯特瓦尔德则发现了电解现象与化学反应之间的联系。
这些研究为后来电化学分析方法的发展奠定了基础。
2. 电化学分析方法的初步应用在19世纪末20世纪初，随着电化学研究的深入，电化学分析方法开始得到应用。
此时，人们主要使用电解质溶液中的电极电位来进行分析，例如通过湿法分析中的电位滴定法和电量分析法。
3. 基于电解质溶液的电化学分析方法改进随着研究的深入，人们逐渐意识到仅仅依靠电极电位来进行分析存在一些限制。
因此，科学家们开始研究和改进基于电解质溶液的电化学分析方法。
例如，引入了稳态伏安法和交流伏安法等技术，使得电化学分析方法更加灵敏和准确。
4. 综合应用与仪器改进随着仪器技术的不断进步，电化学分析方法也得到了飞速发展。
仪器的自动化、微型化和快速化使得电化学分析方法的应用范围进一步扩大。
同时，人们开始将电化学方法与其他分析方法相结合，例如电化学荧光法、电化学发光法等，这大大提高了分析的精确度和灵敏度。
二、电化学分析方法的改进研究1. 电极材料的改进电极是电化学分析方法中最重要的组成部分之一，其材料的选择对分析结果具有重要影响。
科学家们不断研究和改进电极材料，以提高其电化学活性和稳定性。
例如，金属、半导体和导电聚合物等新型材料的引入，使得电化学分析方法具有更广泛的应用范围。
2. 波动电位法的改进波动电位法是一种常用的电化学技术，用于研究电化学反应的动力学和机理。
近年来，科学家们通过改进电极设计、电位波形和信号处理等方面的方法，提高了波动电位法的分辨率和可重复性。
物理化学课件：电化学
05
电化学应用
电解：在外部电流通过电解质时，电解质内部发生化学反应的过程。分直流电解和交流电解两种。直流电解应用：水溶液的电解、熔融无机电解。交流电解应用：电镀、电冶金。电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层另一种金属或合金的过程。阳极：镀层金属。阴极：被镀金属。镀层金属阳离子在阴极放电，转移到溶液中，然后结合到阴极表面。
影响因素
电化学反应速率及其影响因素
历程
电化学反应的历程是指从反应物到产物的过程中，各个中间步骤和相互转化的过程。
机理
电化学反应的机理是指反应过程中的热力学和动力学过程，包括电子转移、化学键断裂和形成等。
电化学反应的历程与机理
电化学反应的动力学方程是指描述电化学反应速率与反应物浓度、温度等因素之间的定量关系式。
20世纪以来，电化学在理论和实验方面都取得了重大进展：随着理论和实验技术的不断发展，电化学逐渐成为一门独立的学科，并在多个领域得到广泛应用。
电化学在能源领域有着广泛的应用
电化学在环境领域也有着重要的应用
电化学在材料领域同样有着广泛的应用
电化学的应用领域
02
电化学基础知识
电极
带电的物质表面或界面，具有载流子和电位；
电极过程
包括电荷传递过程和物质传递过程，前者涉及电子的转移，后者涉及反应物和产物的传递。
电极反应动力学与电极过程
电极反应的速率与影响因素
不同电极材料的表面结构、活性不同，对电极反应的速率有不同的影响。
电极材料
温度
电解质浓度
电流密度
提高温度可以加快电极反应速率，但也会导致副反应增加和能耗增加。
增大电解质浓度可以增加电极反应速率，但也会导致溶液电阻增加和副反应增加。
电化学的发展及应用
电化学的发展及应用∙∙字号：大中小∙显示汉语拼音∙打印电化学的发展从伏特的第一个化学电池开始已经经历过两个多世纪的发展。
现在的电化学已经成为国民经济与工业中不可缺少的一部分，应用于各个不同的领域，例如；电解、电镀、光电化学、电催化、金属腐蚀等。
同时电化学在生物、汽车工业、分析等这些新兴科学范畴也占有着举足轻重的作用。
1 电化学的发展早期电化学发展的四大事件：(1)1780年伽伐尼在青蛙解剖实验中发现当青蛙的四条腿猛烈痉挛时，会引起起电机的发出火花，由这个意外的发现伽伐尼在1791年发表了生物学与电化学之间存在联系的现象。
(2)1833年天才实验家法拉第在经过大量实验之后提出了“电解定律”：m=QM／nF。
“电解定律”作为电化学的基础为电化学的发展指明了方向。
(3)1839年格罗夫发明燃料电池，利用铂黑作为电极的氢氧燃料电池点燃了演讲厅的照明灯，从此燃料电池进入了历史的舞台。
燃料电池发展到现在已经有了实质性的飞跃。
(4)1905年塔菲尔通过实验获得了塔菲尔经验公式：n=a+blgi；i=Aexp(B η／RT)，其中a，b称为塔菲尔常数，由电解槽性质决定。
电化学发展史上的其他重要事件：(1)1799年伏打在银和锌的圆板之间放入了被食盐水浸湿的抹布，发明出了最早的电池。
(2)1876-1878两年年吉布斯发表了《论非均相物体的平衡》第一和第二部分。
此篇论文在化学的发展过程中有着无可替代的地位，在论文中电动势第一次被赋予了热力学定义。
(3)1889年25岁的能斯特成为了第一个对电池产生电动势作出合理解释的人，由能斯特提出的能斯特方程是原电势的基本方程。
能斯特表示一定温度下可逆电池的电动势与参加电池反应各组分的活度之间的关系，反映了各组分活动对电动势的影响。
(4)1923年德拜和休克尔提出了强电解质离子相互吸引理论，并在此基础上提出了德拜一休克尔极限公式，使电化学的理论计算体系与实验数据处理方面进一步完善。
化学知识演变的历程电化学的起源
化学知识演变的历程电化学的起源化学知识演变的历程：电化学的起源化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化以及与能量的相互关系的科学。
随着时间的推移，化学知识不断演变，其中电化学起到了重要的作用。
本文将介绍化学知识演变的历程，并重点探讨电化学的起源。
一、古代化学知识的萌芽古代人类对化学的认识主要是通过观察和实验来获得。
早在古埃及时期，人们就开始使用化学方法来制造陶器、化妆品等。
古代希腊的哲学家也提出了一些与化学相关的理论，如原子论和四元素理论。
二、近代化学知识的奠基17世纪至18世纪，化学经历了重大的飞跃。
炼金术士的实践和人们对质量守恒和比例定律的认识，为化学的发展打下了基础。
同时，化学元素的概念也逐渐形成，并被用于解释物质的组成和性质。
三、电化学的崛起在18世纪末和19世纪初，电化学的研究引起了科学家们的兴趣。
英国科学家亨利·卡文迪什发现了电解质溶液的导电性，并提出了电解质在电解中的分解规律，奠定了电化学的基础。
此后，法拉第、奥斯顿等科学家相继做出了重要的贡献，推动了电化学理论的发展。
四、电化学的应用电化学的发展不仅拓宽了化学领域的研究范围，也衍生出许多实际应用。
其中最重要的应用之一就是电池。
伏打电池的发明使得人们能够将化学能转化为电能，推动了现代电力的发展。
而电解也成为许多重要工艺的基础，如电镀、电解析金属等。
五、现代电化学的进展随着科学技术的不断进步，电化学的研究也在不断深入。
现代电化学涉及的内容包括电池研究、电化学反应动力学、电化学传感器等。
电化学在环境保护、新能源开发、材料科学等领域具有重要意义。
六、总结与展望电化学的起源标志着化学知识的演变过程中的重要节点。
电化学的发展推动了化学学科的进步，并开辟了新的研究领域。
未来，随着科学技术的不断发展，电化学的研究将进一步深化，为人类社会的发展做出更大的贡献。
通过对化学知识演变历程中电化学的起源和应用的探讨，可以更好地理解化学学科的发展，同时也可以看到电化学对人类社会的重要作用。
电化学课件
通过测量交流信号作用下的电极响 应，分析电极过程的阻抗特性。
电导测量技术
溶液电导测量
测量溶液的电导率，了解溶液中 离子的迁移性质。
电极电导测量
测量电极材料的电导率，研究电 极的导电性能。
电导滴定法
通过测量滴定过程中溶液电导的 变化，确定滴定终点及待测物质
的浓度。
电化学测量实验方法
循环伏安法
掌握电化学基本原理和基础知识，了解电化学在各个领域的应用，培养分析和 解决电化学问题的能力。
学习内容
包括电解质溶液、原电池与电解池、电极过程动力学、电化学热力学与电化学 动力学、电化学分析方法等。通过实验和案例分析，加深对理论知识的理解和 应用。
02 电化学基础
电解质溶液
01
02
电解质溶液的定义和分类
电化学的历史与发展
18世纪末，意大利物理学家伏特发明了电池，为电化学的研究奠定了基础。
19世纪，英国科学家法拉第发现了电解定律，揭示了电流与化学反应之间的关系。
20世纪以来，随着理论和实验技术的不断发展，电化学在能源转换与存储、环境科 学、生物医学等领域取得了重要突破。
课程目标与学习内容
课程目标
交流阻抗谱
利用交流阻抗技术，研究金属腐蚀过程中的电荷转移和物 质传输过程。
金属腐蚀与防护实验技术
失重法
通过测量金属在腐蚀前后的质量 损失，评估金属的腐蚀速率。
电化学测试
运用电化学工作站进行电位、电 流、阻抗等参数的测量和分析。
表面分析技术
利用扫描电子显微镜（SEM）、 能谱仪（EDS）等手段，观察和 分析金属表面的腐蚀形貌和成分 变化。
离子选择性电极
利用离子选择性电极对特 定离子的响应，测量离子 浓度及电位。
电化学进展综述
真 简单！
精选ppt
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六. 各类燃料电池的优劣
1．碱型（AFC）燃料电池常以浓氢氧化钾溶液为电解质溶液，以多孔石墨, 贵 金属或多孔镍为电极材料，常用的燃料是氢。优点是燃料的电化学活性高，即 使在较低温度下也可得到较大的功率输出，缺点是电解液易于碳酸盐化。
电镀器件
电镀的24K金戒指
精选ppt
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电镀在工艺品方面的应用
熠熠生辉的工艺品
精选ppt
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使
最现
用
古在
方
老一
便
的直
的
铅在
锌
酸使
锰
蓄用
干
电的
电
池也
池
是
精选ppt
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金属的腐蚀与防护
很多地方都存在金属的腐蚀，例如锅炉壁和锅炉管 道受锅炉用水的腐蚀；船体和码头台架遭受海水腐 蚀；各种金属制品乃至桥梁钢架在潮湿空气中的腐 蚀；石油钻井机钻头工作时受油气泥浆等的腐蚀以 及地下管道在土壤中的腐蚀等等。金属腐蚀所造成 的经济损失竟会占到当年国民生产总值的 4%!这可 是个惊人的数字。美国1975年用于防腐的费用竟达 到700亿美元。所以研究金属的腐蚀与防护意义重大。
地工作，燃料电池实际上是将化学能转变为电能的一种特殊装置。
氢氧燃料电池电极反应为： 在酸性溶液中 负极： H2＋2H2O—2e→2H3O+ ，正极：1/2O2十2H3O+ 十2 e→3H2O 在碱性溶液中 负极： H2＋2OH-一2e →2H2O， 正极： 1/2O2＋H2O＋2 e→2O H总反应： H2＋1/2O2→2H2O
物理化学课件：电化学
Kolbe）用电解法制备了有机酸。
1874年：英国物理学家能斯特（Nernst）提出了热力学公式，为电化学研究提供了理论基础。
19世纪末至20世纪初：电化学工业开始发展，包括电池、电镀、电冶金等领域。
电化学发展历程
电化学基本概念
由两个或多个电极组成，通过电解质溶液将化学能转化为电能的装置。
定义
电解过程可以用电解方程式表示，包括阳极反应和阴极反应，以及它们之间的关联。
电解方程式
电流效率是评价电解过程效率的重要参数，表示实际参与电化学反应的电量与理论电量之比。电流来自率定义电极材料
产物与电流密度关系
电合成过程
03
材料制备
通过电解和电合成方法制备新型材料，如电池电极材料、光电器件等。
电解和电合成应用
xx年xx月xx日
物理化学课件：电化学
contents
目录
电化学基础知识电池及电极过程电解和电合成电化学分析方法电化学研究前沿电化学应用领域
电化学基础知识
01
1780年：意大利物理学家伏特（Volta）用不同金属做电极，首次获得电能。
1800年：英国化学家戴维（Davy）发现电解现象，并开始用电解法制备金属。
在给定的电位范围内，用脉冲电压对电解池进行电镀或电化学沉积，同时测量电流响应，从而得到电流与电位的关系曲线。
脉冲伏安法
应用
用于研究电极反应动力学、表面吸附、双电层结构等，也可用于定量分析和鉴别化学物质。
优缺点
具有较高的灵敏度和选择性，但测试速度较慢，且容易受到电解池内阻和杂散电流的影响。
原理
01
在给定的电位范围内，以不同的扫描速率连续地改变电位值，并测量电流响应，从而得到电流与电位关系曲线。
电化学发展史
电化学的兴起18世纪,物理学家已经对静电有了相当多的了解,例如区分了正电和负电、导体和非导体；发明了巨大的起电器和有效的贮电瓶──莱顿瓶；弄清了正负电间的相互作用力与电量、两极间距离之间的关系；认识到了静电感应现象；发明了验电器等等。
化学家则发现了电火花可以引起氢氧、氮氧间的化学反应，但那时还没有能产生稳定电流的装置。
伏打电堆1786年意大利解剖学家L.伽伐尼在偶然中发现了金属对青蛙肌肉所引起的抽搐现象。
1880年意大利物理学家A.伏打辨明了这一现象源于两种金属之间的接触，并发明了以银、铜为极板的伏打电堆，接着又发明了所谓"杯冕"电堆，即世界上第一具可以提供持续、稳定电流的实用铜锌电池。
他在研究金属起电现象的过程中发现了金属的如下起电顺序：锌-铅-锡-铁-铜-银-金-石墨其中任何两种金属相接触时，都是位序在前的一种带正电，后面一种带负电。
电解发明伏打电堆的消息传出后，化学家们立即使用这种新装置来研究电所引起的化学反应。
1800年英国化学家W.尼科尔森和A.卡莱尔用伏打银锌电堆实现了水的电解，证明了水的化学组成是氢和氧。
1806年左右，英国化学家H.戴维发现了金属盐类水溶液在电解时，正负电极附近溶液中产生了酸和碱，证明溶液中的盐在电的作用下发生了分解反应，从而启发他提出了金属与氧之间的化学亲合力实质上是一种电力吸引的见解。
这一事实和见解启发了贝采利乌斯提出了各种原子和分子都是偶极体,但却净荷不同的电性的学说,认为不同原子间的结合都是源于这种电性而产生的吸引力。
这一假说即所谓"电化二元论"。
1807年戴维用强力的伏打电堆实现了对苛性钾和苛性钠的电解，制得了金属钾和钠。
接着又电解了石灰、氧化锶和氧化钡，于是主要的碱金属和碱土金属先后都被发现。
1886年法国化学家H.穆瓦桑于－23℃的低温下电解无水氢氟酸和氟氢化钾的混合物，终于分离出了单质氟。
催化人们对催化作用的观察和利用由来已久。
电化学第1章绪论
电化学第1章绪论第1章绪论1.1 电化学的发展与研究对象1.1.1 电化学的产生及其在历史上的作用1、电化学的产生电化学的产生与发展始于18世纪末19世纪初。
1791年意大利生物学家伽伐尼（Galvanic ）从事青蛙的生理功能研究时，用手术刀触及解剖后挂在阳台上的青蛙腿，发现青蛙腿产生剧烈的抽动。
分析原因后认为，由于肌肉内有电解液，这时是偶然地构成了电化学电路。
这件事引起了很大的轰动。
当时成立了伽伐尼动物电学会，但未搞明白。
1799年伏打（Volta ），也是意大利人，他根据伽伐尼实验提出假设：认为蛙腿的抽动是因二金属接触时通过电解质溶液产生的电流造成的。
故将锌片和银片交错迭起，中间用浸有电解液的毛呢隔开，构成电堆。
因电堆两端引线刺激蛙腿，发生了同样的现象。
该电堆被后人称为“伏打电堆”，是公认的世界历史上第一个化学电源。
2、电化学在历史上的作用伏打电堆的出现，使人们较容易地获得了直流电。
科学家们利用这种直流电得以进行大量的研究，大大地扩展了人们对于物质的认识，同时促进了电化学的发展，也极大地促进了化学理论的发展。
1）扩展了对于物质的认识。
最初人们认为自然界中有33种元素，实际上其中有一部分是化合物。
如：KOH 、NaOH 、NaCl 、O H 2等。
1800年尼克松（Nichoson ）、卡利苏（Carlisle ）利用伏打电堆电解水溶液，发现有两种气体析出，得知为2H 和2O 。
此后人们做了大量的工作：如电解4CuSO 得到Cu ，电解3AgNO 得到Ag ，电解熔融KOH 得到K 等等。
10年之内，还得到了Na 、Mg 、Ca 、Sr 、Ba 等，这就是最早的电化学冶金。
10年时间，人们所能得到或认识的元素就已多达55种。
没有这个基础，门捷列夫周期表的产生是不可能的。
2）促进了电学的发展1819年，奥斯特用电堆发现了电流对磁针的影响，即所谓电磁现象。
1826年，发现了欧姆定律。
这都是利用了伏打电堆，对于电流通过导体时发生的现象进行了物理学的研究而发现的。
第一章电化学概述
1-2 电化学在国民经济中的应用
一. 电化学工业 1. 2. 3. 4.
电解工业（氯碱工业） 电冶金 电有机合成 电化学加工
二. 化学电源
1. 2.
传统化学电源（一次电池，二次电池）（便携性） 燃料电池
三. 金属腐蚀与防护
1. 2.
金属腐蚀理论机理、类型 电化学保护技术
四.电化学测量技术
1. 2. 3.
7 R.N.Adams, Electrochemistry at solid electrodes, 1969 8 *J.O'M.Bockris and A.N.Reddy, Modern Electrochemistry, Plenum, New York, 1970 9 *Analytical Electrochemistry, Joe Wang, 2000 电化学动力学，吴浩青，李永舫， 1998， 10 *电化学动力学，吴浩青，李永舫， 1998，高等教育出版社 生命科学中的电分析化学， 彭图治， 编著, 11 生命科学中的电分析化学， 彭图治，杨丽菊 编著, 1999 电极过程动力学导论， 查全性， 12 *电极过程动力学导论， 查全性， 1976(1987 2nd Edition) 13 电化学研究方法， 田昭武， 1984 电化学研究方法， 田昭武， 14 *电化学测定方法， 腾岛 昭 等著， 陈震等译， 1995 电化学测定方法， 等著， 陈震等译， 15 电分析化学， 蒲国刚，袁倬斌，吴守国编著， 1993 电分析化学， 蒲国刚，袁倬斌，吴守国编著，
3.1934年巴特勒-伏尔默（Butler-Volmer） 提出了电化学动力学方程式（电子得 失）。 4.1940年代弗鲁姆金（Frumkin）迟缓放电 理论的提出，奠定了电化学动力学基础。