电极工艺概述 -.ppt

重点要求; 腐蚀电池;过电位; ●阳极电流密度Ia 当η＞0，电极反应按阳极反应的 方向进行时，或者有负电荷（电子） 从溶液相转移到电极材料相，或者有 正电荷（离子）从电极材料相流向溶 液相，即有正电流从电极表面流向溶 液，单位面积电极表面上的阳极电 流，称为阳极电流密度，并规定它是 正值。 ; ●阴极电流密度Ic 当η＜0，电极反应按阴极反应的 方向进行时,即有正电流从溶液流向电 极表面，单位面积电极表面上的阴极 电流，称为阴极电流密度，并规定它 是负值。 ; ●交换电流密度I0 当η＝ 0，阳极反应和阴极反应方向 进行的速度相等，在平衡条件下按相反方 向进行的反应速度叫做交换电流密度。 ●对于非平衡状态下的不可逆过程，恒有 ηI 0;原电池中的不可逆过程;*当原电池的外电路中有电流I从电极Ma通 过电机G流入电极Mc时，原电池的内部电 路中就有同样大小的电流I从电极Ma的表面 流向溶液，经过溶液流入电极Mc表面，此 时原电池的两个电极上端的端电压为： V = Ec – Ea = Eec-／ηc／- ( Eea + ηa ) = V0- (ηa + ／ηc／) 流过1F电量所做的电功为： W = VF = ［V0 – (ηa + ／ηc／) ］F = W0 - (ηa + ／ηc／)F W为实际有用功。;*当原电池以可以测量的速度输出电流时， 原电池中的氧化－还原反应的化学能就不 能全部转变为电能。 *当一个电极反应以不可逆过程的方式进行 时，单位时间内、单位电极表面上的电极 反应的化学能中转变成为不可利用的热能 而散失掉的能量（也就是单位面积的电极 表面上以热能形式耗散的功率）为ηI。 * ηa 、 ／ ηc ／的数值随着电极反应速度 的增大而增大。 ;● 腐 蚀 电 池; 腐蚀电池的特点： 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反 应，结果造成金属材料的破坏。 腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可 逆方式进行。;;腐蚀电池的工作环节;阴极过程 （1）氢离子还原反应或析氢反应 2H++2e → H2 ↑ （2）溶液中溶解氧的还原反应 O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中） O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中） （3）氧化性酸(为HNO3)或某些阴离子的 还原，如：NO3-+2H++2e → NO2-+H2O Cr2O72-+14H++6e → 2Cr3++7H2O; (4) 溶液中高价离子的还原，例如铁锈中的三价铁离子的还原：Fe3+＋e → Fe2+ Fe3O4+H2O+2e → 3FeO+2OH- Fe(OH)3+e → Fe(OH)2+OH- (5) 溶液中贵金属离子的还原，例如二价铜离子还原为金属铜：Cu2++2e → Cu (6) 溶液中某些有机化合物的还原，如 RO+4H++4e → RH2+H2O R+2H++2e → RH2 式中R表示有机化合物基团或分子。;阴极反应通式：D+ne＝[D.ne] ●电流回路 金属部分：电子由阳极流向阴极 溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 以上三个环节既相互独立，又彼此制 约，其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀 电池工作强度减少。 ;● 形成腐蚀电池的原因;;腐蚀电池的种类;腐蚀过程的产物;;小结 ;小结 ;盐水滴试验;蓝色： 显示 Fe2+(阳极区) 红色： 显示OH-（阴极区） 棕色： 铁锈 如果使用脱氧液滴，则不会出现初始外观。;一.电极的极化;Electrolytic Cell;嫂杂塑歌置佬虑经供迷锗汹槛涩庇磋庇旗框彰癸姿凹太摸殊御聋患歌砖倘电极工艺概述 -电极工艺概述 -;;电极过程的基本历程;液相传质步骤 前置的表面转化步骤 简称前置转化 电子转移步骤或称电化学反应步骤 随后的表面转化步骤简称随后转化 新相生成步骤或反应后的液相传质步骤 ;例;速度控制步骤 ;准平衡态 (quasi-equilibrium);电极过程的特征;极化(polarization)：有电流通过时，电极电位偏离平衡电位的现象 过电位(overvoltage)：在一定电流密度下，电极电位与平衡电位的差值 极化值：有电流通过时的电极电位（极化电位）与静止电位的差值 ;极化产生的原因;极化的基本规律;由于电子传递与电极反应这一对矛盾:V反