电化学原理第一章绪论
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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。
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。
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。
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（-）
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
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。
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。
电化学原理第一章绪论
四. 水化膜与水化数 水化膜：离子与水分子
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 。
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。 水化作用：物质与水发生化合叫水化作
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
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
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。
电化学原理第一章绪论
第二节 电化学科学的应用 电化学科学
电化学工业 化学电源 腐蚀与防护
电化学原理第一章绪论
电化学科学在工业上的应用
电解式净水器
电化学原理第一章绪论
电解熔融NaOH
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
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 充电过程）
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。
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。
电化学原理第一章绪论
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
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。
载流子：电子＋离子
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。
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
电化学原理第一章绪论
Rationale Why do we learn electrochemistry?
Corrosion science Surface protection engineering Novel alloy design Electrochemical industry
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
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 Cell 电解池 Electrolytic Cell
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。
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
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
不等性杂化轨道结构 的强极性分子。
界面电化学
高温电化学 低温电化学
有机电化学
电化学
熔盐电化学
电分析化学 光谱电化学
电化学原理第一章绪论
电解质溶液 Electrolyte
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，迁移数概念及
其计算 影响溶液导电能力的主要因素
电化学原理
Fundamentals of Electrochemistry
电化学原理第一章绪论
Instructor : Songmei Li Office : MSEB 305 Office : by appointment E-mail : Office phone : 82317103
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
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。
电化学原理第一章绪论
电化学学科的发展
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。
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。
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。
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（-）
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
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。
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。
电化学原理第一章绪论
四. 水化膜与水化数 水化膜：离子与水分子
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 。
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。 水化作用：物质与水发生化合叫水化作
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
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
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。
电化学原理第一章绪论
第二节 电化学科学的应用 电化学科学
电化学工业 化学电源 腐蚀与防护
电化学原理第一章绪论
电化学科学在工业上的应用
电解式净水器
电化学原理第一章绪论
电解熔融NaOH
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
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 充电过程）
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。
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。
电化学原理第一章绪论
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
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。
载流子：电子＋离子
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。
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
电化学原理第一章绪论
Rationale Why do we learn electrochemistry?
Corrosion science Surface protection engineering Novel alloy design Electrochemical industry
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
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 Cell 电解池 Electrolytic Cell
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。
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
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
不等性杂化轨道结构 的强极性分子。
界面电化学
高温电化学 低温电化学
有机电化学
电化学
熔盐电化学
电分析化学 光谱电化学
电化学原理第一章绪论
电解质溶液 Electrolyte
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，迁移数概念及
其计算 影响溶液导电能力的主要因素
电化学原理
Fundamentals of Electrochemistry
电化学原理第一章绪论
Instructor : Songmei Li Office : MSEB 305 Office : by appointment E-mail : Office phone : 82317103
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
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。
电化学原理第一章绪论
电化学学科的发展