电化学
[拼音]: dianhuaxue
[外语]:电化学
研究电与化学反应之间关系的科学。电和化学反应之间的相互作用可以通过电池或通过高压静电放电来完成(例如,通过无声放电管将氧气转化为臭氧)。两者统称为电化学,后者是电化学的一个分支,称为放电化学。 。由于放电化学有一个特殊的名称,电化学通常特指“电池科学”,本文也采用这个含义。
内容电池是由两个电极和电极间的电解液组成,所以电化学的研究内容应该包括两个方面:一是电解质的研究,即电解质科学,包括电解质的导电性能、输运性能等。其中,电解质溶液的物理化学研究常称为电解质溶液理论;离子的性质、参与反应的离子的平衡性质等。另一方面是电极的研究,即电极学,包括电极的平衡特性和通电后的极化特性,即电极与电解质界面的电化学行为。电解质和电极的研究涉及化学热力学、化学动力学和材料结构。
历史1791年,L. Galvani发表了金属可使青蛙腿部肌肉抽搐的“动物电”现象。一般认为这就是电化学的起源。 1799年,A.伏特在伽伐尼工作的基础上,发明了由不同金属片夹着湿纸组成的“电堆”,也就是现在所说的“伏打堆”。这就是化学电源的雏形。在直流电机发明之前,各种化学电源是唯一能够提供恒流的电源。 1834年法拉第电解定律的发现奠定了电化学的定量基础。
在 19 世纪下半叶,通过 H. von Helmholtz 和 J.W.吉布斯将电池的“发电量”(今天称为“电动势”)赋予了明确的热力学含义。 1889 年,W.H.能斯特利用热力学推导出参与电极反应的物质浓度与电极电位的关系,这就是著名的能斯特公式。
1923年,P. Debye和E. Huckel提出了普遍接受的强电解质稀溶液静电理论,极大地推动了电化学在理论讨论和实验方法方面的发展。 20世纪40年代以后,电化学瞬态技术的应用和发展以及电化学方法与光学和表面技术的结合,使人们能够研究快速、复杂的电极反应,并提供电极界面分子的信息。电化学的发展与固体物理、催化和生命科学等学科相互渗透。电化学一直是物理化学的一个活跃分支。
申请在物理化学的众多分支中,电化学是唯一立足于大工业的学科。其应用分为以下几个方面:
(1)电解工业,其中氯碱工业是继合成氨、硫酸之后的基础无机工业。采用电解法合成尼龙66的中间单体己二腈;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也采用电解;
(2)机械行业采用电镀、电解抛光、电泳涂漆等方式完成零部件的表面精加工;
(3)环保可采用电渗析去除氰化物离子、铬离子等污染物;
(4)化学电源;
(5)金属腐蚀问题,大多数金属腐蚀是电化学腐蚀问题;
(6) 肌肉运动、神经信息传递等许多生命现象都涉及电化学机制;
(7)应用电化学原理发展起来的各种电化学分析方法已成为实验室和工业监测不可或缺的手段。
- 参考书目
- J。噢。 Bockris,D. M. Delazi,夏曦译:《电化学科学》,人民教育出版社,北京,1980。(J. O′M. Bockris 和 D.M. Drazic,电化学科学 ,Taylor & Francis Ltd.,伦敦,1972 年。)
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