物理化学-极化作用.ppt

极化（极化（polarization）当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，这时的电极电势分别称为阳极可逆这时的电极电势分别称为阳极可逆(平衡平衡)电势和电势和阴极可逆阴极可逆(平衡平衡)电势电势 极化作用2定义：定义：在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极实际的偏离也愈来愈大，这种实际的偏离也愈来愈大，这种对可逆平衡电势的偏离称为电对可逆平衡电势的偏离称为电极的极化极的极化。极化产生的原因极化产生的原因：离子扩散速度慢离子扩散速度慢 浓差极化浓差极化 反应速度慢反应速度慢 电化学极化电化学极化1.电极的极化电极的极化 (1)(1)浓差极化浓差极化 在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化。用搅拌和升温的方法可以减少浓差极化 也可以利用滴汞电极上的浓差极化进行极谱分析。例如电解一定浓度的硝酸银溶液例如电解一定浓度的硝酸银溶液阴极反应阴极反应电解时电解时阳极上有类似的情况，但阳极上有类似的情况，但5例：例：Ag+e-Agv扩扩 慢，慢，v反应反应 快快阴Ag+e-AgAg+c Ag+cAg+(平衡平衡)E E阴极极化使阴极电势阴极极化使阴极电势降低降低阳极极化使阳极电势阳极极化使阳极电势升高升高(2)(2)电化学极化电化学极化 电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率较慢，率较慢，需要较高的活化能需要较高的活化能 为了使电极反应顺利进行所额外施加的电压称为为了使电极反应顺利进行所额外施加的电压称为电化学超电势电化学超电势（亦称为活化超电势（亦称为活化超电势)这种极化现象称为电化学极化。这种极化现象称为电化学极化。7例：例：2H+e-H2v反应反应 慢，阴极积累电子慢，阴极积累电子e2H+2e-H2电化学极化使阴极电势降低；电化学极化使阴极电势降低；使阳极电势升高。使阳极电势升高。两种极化结果均使两种极化结果均使 阴极电势降低阴极电势降低 阳极电势升高阳极电势升高82.测定极化曲线的方法测定极化曲线的方法 极化曲线：极化曲线：(J E 曲线曲线)EJE(平)0阳极EJE(平)0阴极极化曲线（polarization curve）超电势或超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。学过程的动力学特征。(1)电解池中两电极的极化曲线电解池中两电极的极化曲线 随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增大大阴极阴极析出电势析出电势变小变小由于极化使外加的电压增加，额外消耗了电能。由于极化使外加的电压增加，额外消耗了电能。阳极阳极析出电势析出电势变大变大电解池中两电极的极化曲线电解池中两电极的极化曲线E可逆可逆阴阴E可逆可逆+E不可逆不可逆阳阳阴极曲线阴极曲线阳极曲线阳极曲线j(电流密度电流密度)电极电势电极电势 极化曲线（polarization curve）极化曲线（polarization curve）(2)原原电池中两电极的极化曲线电池中两电极的极化曲线 原电池中，原电池中，负极是阳极负极是阳极，正极是阴极正极是阴极。利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。随着电流密度的增加，随着电流密度的增加，阳极析出电势变大阳极析出电势变大，阴阴极析出电势变小。极析出电势变小。由于极化，使原电池的作功能力下降。由于极化，使原电池的作功能力下降。极化曲线（polarization curve）电解池中两电极的极化曲线电解池中两电极的极化曲线j(电流密度电流密度)E可逆可逆E可逆可逆-E不可逆不可逆阴阴阳阳负负极极曲曲线线正正极极曲曲线线电极电势电极电势13超电势超电势：某一电流密度下电极电势与其平衡电极电势某一电流密度下电极电势与其平衡电极电势 之差的绝对值称为超电势，以之差的绝对值称为超电势，以 表示。表示。显然：显然：(阳阳)=E(阳阳)-E(阳，平阳，平)(阴阴)=E(阴，平阴，平)-E(阴阴)塔费尔经验式：氢的塔费尔经验式：氢的超电势超电势 =a+blg(J/J)a,b 经验常数经验常数超电势的测定甘汞电极甘汞电极电位计电位计电电极极1电电极极2A+15 3.电解池与原电池极化的差别电解池与原电池极化的差别 电解池：电解池：J ，E端端，能耗，能耗 原电池：原电池：J ，E端端 ，做电功，做电功