电化学原理, 电化学原理:
电化学是研究电与化学反应关系的科学,即研究两种导体形成的带电界面现象及其变化。电和化学反应之间的相互作用可以通过电池或高压静电放电(例如通过无声放电管将氧气转化为臭氧)来实现,
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。
因为放电化学有一个特殊的名称,电化学通常指的是“电池的科学”。目前,电化学已形成许多分支,如合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学和生物电化学。
电化学已广泛应用于化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪器仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域。电化学是一门研究电和化学反应之间关系的科学。
电化学的发展;
电起源于静电起电。1791年,加尔瓦尼发表了金属能使青蛙腿部肌肉收缩的“动物电”现象,一般认为这是电化学的起源。1799年,伏打在加尔瓦尼工作的基础上,发明了由不同金属片和湿纸组成的“电堆”。
也就是今天所谓的“伏特反应堆”,也就是化学电源的雏形。在DC电机发明之前,能提供恒定电流的只有各种化学电源。1834年法拉第电解定律的发现,奠定了电化学的定量基础。
19世纪下半叶,亥姆霍兹和吉布斯的工作对电池的“启动功率”(现在称为“电动势”)给出了明确的热力学意义。1889年,能斯特通过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。
著名的能斯特公式;1923年,德拜和胡克尔提出了被广泛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上的发展。
自20世纪40年代以来,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,并提供有关电极界面上分子的信息。电化学一直是物理化学的一个活跃分支,
它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。
电池由两个电极和它们之间的电解液组成,所以电化学的研究内容应该包括两个方面:
一个是电解质的研究,即电解质,包括电解质的导电性,离子的输运性质,参与反应的离子的平衡性质等。其中对电解质溶液的物理化学研究常称为电解质溶液理论;
另一方面是对电极的研究,即电化学,包括电极的平衡性质和通电后的极化性质,即电极与电解质界面的电化学行为。电解质和电动力学的研究将涉及化学热力学、化学动力学和物质结构。
电化学已广泛应用于化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪器仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域。
目前世界上备受关注的研究课题,如能源、材料、环保、生命科学等,都以各种方式与电化学有关。
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