文档介绍：第13章电分析化学导论
主要内容
★基本术语与概念
电化学池的图解表达式及其规定
电极电位的测定及能斯特方程
电极的分类
★电分析化学方法分类及特点
电分析化学法的定义
根据物质在电化学池中的电化学性质及其变化规律来测定物质含量的一类仪器分析方法,称为电分析化学法(Electroanalytical chemistry)。
电化学性质是指当电流通过电化学池
时,化学电池的电位、电流、电导和
电量等电学性质要随着溶液的化学组
成和浓度的不同而不同的性质。
电化学池(Electrochemical cells)又
称化学电池,指两个电极至少被一个
电解质溶液所隔开的体系
§13-1 电化学池
一、电化学池的类型
1、液接电位
(1)液体接界电位的概念
(2)液接电位产生的原因
在两种不同电解质的溶液或两种不同浓度的同种电解质溶液接触界面上,存在着微小的电位差,称为液(体)接(界)电位
(3)液体接界电位的消除
——使用盐桥
——不同离子具有不同的迁移速率
盐桥
一、电化学池的类型
2、电化学池的类型
——按能量转化方向分
——自发地发生电极反应将化学能转变成电能的装置
(1)原电池
Zn
Cu
e-
原电池
Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
Zn 极:
Zn-2e = Zn2+
(阳极, 负极)
氧化反应
Cu 极:
Cu2++2e=Cu
还原反应
(阴极,正极)
电池反应:
Zn
Cu
-
+
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,将电能转变位化学能的装置
(2)电解池
Zn2++ Cu = Zn + Cu2+
Zn 极:
Zn2++2e =Zn
氧化反应
Cu 极:
Cu-2e = Cu2+
还原反应
电池反应:
(阴极,负极)
(阳极, 正极)
注意
阳极与阴极:
发生氧化反应的为阳极;发生还原反应的为阴极
正极与负极:
电极电位较正的为正极;电极电位较负的为负极
电
极
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
-
紧密层
-
-
-
+
-
-
-
+
-
-+
-
-
+
-
+
-
-
+
-
-
-
-
+
-
-
d0
d1
d2
扩散层
双电层
+
-
+
-
-
+
-
-
+
-++
-
+
+
-
+
+
-
+
-
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
溶液本体
一、双电层的概念与结构
固体表面因某种原因带上电荷后产生特异性吸附及静电相互作用等导致在固液接触面附近溶液中电荷过剩的现象
在电化学研究中,双电层充当了电池的电容器
二、充电电流与法拉第电流
电极上因氧化还原反应而产生电流称为法拉第电流
电极上电荷的改变导致双电层电荷的改变而产生电流称为充电电流
§13-2 电极/溶液界面双电层
(属于非法拉第电流)
充电电流
一般的电极过程
§13-3 电极过程的基本历程(自学)
脱附
吸附
脱附
(1)物质在溶液本体与电极表面间的传递过程:
(3)电极表面转化步骤
(2)电子传递过程
扩散
电迁移
对流
没有电子参与的反应如吸附、脱附等
§13-4 电化学池的图解表示法
一、电位符号
1、半反应的表示
——以还原反应表示
Ox + ne- = Red
如:Cu-Zn原电池中,半反应表示为:
半反应:
Zn2+ + 2e = Zn
Cu2+ + 2e = Cu
电池反应:
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
2、电极电位的符号
★规定标准H电极的电位为0
★任何电极与标准H电极组成电池时,该电极所带静
电荷的符号即为该电极电位的符号
二、电池的图解表达式
1、电池的图解表达式
(阳极) 电极a溶液(a1)溶液(a2)电极b (阴极)
2、IUPAC对电池图解表示式的规定
阳极(发生氧化反应的电极)写在左边,
阴极(发生还原反应的电极)写在右边
电池中的溶液应注明活度(或浓度)。若有气体,应注明
其分压、温度。若不注明,则指25℃,101325Pa
氧化反应
还原反应
电池组成的每一个接界面用“|”隔开;
两种溶液通过盐桥连接时,用“”表示;
同一种溶液中存在多种组份时,用“,”隔开。
电解质溶液位于两电极间
二、电化学池图解表达式
Zn
Cu
e -
原电池
例如:
Zn∣ZnSO4(1)‖CuSO4(2)∣Cu
阳极
(-)
阴极
(+)
Zn
Cu
-
+
电解