浅谈应用电化学与生活中的化学

应用电化学在生活中的应用电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等，同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。它的发展推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。应用电化学在生活中的应用有几个方面：

首先是金属的腐蚀防护。金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀，因此，电化学方法在金属防护上有极大的应用。

金属的电化学腐蚀是指金属与非电解介质直接反应而造成的腐蚀。

能造成金属电化学腐蚀的原因有：金属与电解质溶液(潮湿空气，溶解有杂质或污染物的水，海水)接触；金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程；若存在相应的阴极还原反应，就构成了自发的原电池，持续放电而腐蚀。总之，金属之所以受到腐蚀，是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差，即存在着电化学不均匀而造成的，各种不均匀性加速腐蚀，又称为局部腐蚀。

常见的金属腐蚀的防护有：金属的化学钝化(强氧化剂作用，在表面形成一层致密的氧化物膜)；选配设计合金，改善钝化性能；阴极保护(牺牲阳极，与直流电源的负极相连使成为阴极)；阳极保护(与直流电源的正极相连，使处于f -pH 图的钝化区，阳极钝化)；镀层(耐腐蚀金属，油漆，搪瓷，塑料，橡胶等)；缓蚀剂。例如在介质中添加，无机盐类，氧化剂，有机物，减慢反应速度，加大极化，或者生成胶体粒子，生成难溶性沉淀，发生钝化，有机分子吸附，从而覆盖电极表面，妨碍反应进行，阻止或减缓金属腐蚀。

其次，是有机物的电解合成。医药品、农药、香料等精细化学品，采用电解合成，相对于传统的有机合成和发酵合成，有许多优势。有机电合成方法可以在温和的条件下，制取许多精细化学品。用电子代替高污染的氧化剂与还原剂，是一种对环境友好的洁净合成。且反应电流电压可调，反应易控制。它的优点主要有：可以免于使用有毒或危险的试剂，而且电子是最清洁的反应剂，在反应体系中除了原料和生成物外，通常不再含其他反应试剂，因此所得到的产物容易分离和提纯，产品纯度高，环境污染小；可以通过改变电极电势制备不同的有机产品，具有高度的选择性，副反应少；对于使用化学方法难以合成，或者热力学上非自发的反应也可以进行；电合成反应一般在常温常压下就可进行，与化学法相比，无需加热和加压设备；有些电化学反应体系，电反而可能成为化学品生产的副产物，从而减低电能的消耗；反应的装置具有通用性，同一电解合成槽可用于多种合成反应；可以通过调节超电势控制反应速率，甚至可以随时终止或启动反应；电能直接转换化学能效率高。

电解合成由于其易于控制、对环境污染小、可在常温常压下进行等优势，具有良好的应用前景。但由于有消耗大量电能、占用厂房面积大、电极制造困难、电极易受污染易被腐蚀等缺点，限制了其应用前景。现阶段，国内外电解合成精细化学品的研究极为活跃，研究成果众多。

此外，在其他应用和研发中也涉及到了电化学。例如：电解和电镀；金属电化学加工；金属的提炼，电溶解与电沉积，成型和表面性能加工，微建造；电极的

修饰主要做法是物理覆盖，吸附或键合一些有机物或无机物，使溶液不与电极直接接触，阻止一些电极过程发生，促进另一些电极过程发生，实现选择性或催化等功能；电活性聚合物，电子导电聚合物离域的p键共轭高分子体系，氧化还原聚合物含有电活性基团，之间可进行电子交换；生物电化学：生物膜，生物电，生物能学；光电化学：太阳能电池，光电催化等。

在物理化学的众多分支中，电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有：电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业；金属冶炼工业，铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼都用的是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；化学电源；金属的腐蚀防护问题；生物技术，许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。

应用电化学是将有关的电化学原理应用于与实际生产过程相关的领域，其任务是多种多样的，其中重要的有：电化学新能源体系的开发和利用，金属的表面精饰，电化学腐蚀和防腐，电化学传感器的开发以及无机、有机化合物的电解合成等。在电化学合成领域，许多传统的化学方法在很短时间内已被电化学方法所取代，而且，电化学方法已成为生产氯气、某些过氧化物等氧化剂和钠、钴、镁等金属的惟一方法。可以说应用电化学在国民经济中的作用正日益加强。目前电化学研究正在寻找新的应用领域，电化学可能在未来的动力工程中起重要作用。要实现这些设想，就需要我们掌握电化学理论和方法，并应用于实际中，为电化学基础学科和应用技术的发展做出进一步的贡献。

总之，应用电化学与我们的生活息息相关。