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电化学极化 、电化学极化产生的原因
2023-04-06 01:55  浏览:45

电化学极化,浓差极化的意义

1)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,但也可以利用滴汞电极上的浓差极化进行极谱分析。(2)电化学极化:电极反应总是分若干步进行,若其中一步反应速率较慢,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电化学超电势(亦称为活化超电势),这种极化现象称为电化学极化。

电化学极化主要包括的三种方式是什么?

电化学极化主要包括的三种方式是:电化学极化、浓度极化和欧姆极化。

电化学极化 是电极极化的一种。在外电场作用下,由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的*电偶层而引起的电极电位变化,称为电化学极化。其特点是;在电流流出端的电极表面积累过量的电子,即电极电位趋负值,电流流入端则相反。由电化学极化作用引起的电动势叫做活化超电压。

电化学过程受化学反应控制,由于电荷传递缓慢而引起的极化。

根据极化产生的原因,极化可以分成三种:电化学极化、浓度极化和欧姆极化。

1、电化学极化是由各种类型的电化学本身不可逆引起的极化;

2、浓度极化是由于反应物消耗引起电极表面得不到及时补充(或是某种产物在电极表面积累,不能及时疏散),例如氢在电池正极的积累,导致电极电势偏离通电前按总体浓度计算的平均值;

3、欧姆极化是由于电解液、电极材料以及导电材料之间存在的接触电阻所引起的极化。

以上三种极化是电化学反应的阻力。因此,电池的内阻为欧姆内阻、电化学极化内阻与浓度极化内阻之和。

电化学极化作用

 [电极极化]

electrode

polarization;

电子导体与围岩中溶液接触时,会形成电偶层,产生电位跳跃,这个电位跳跃便称为电子导体与溶液接触时的电极电位。当有外电场作用时,相对平衡的电极电位数值将发生变化。通常把在—定电流密度作用下的电极电位与相对平衡的电极电位的差值,称为电极极化。常见的有电化学极化、浓差极化等。由电极极化作用引起的电动势叫做超电压。

电化学中极化好不好?

一般情况下极化是不好的,电极表面处电解液中活性成分随着电化学反应的进行,浓度逐渐降低,导致极化产生,引起电极电势升高,会容易析出气体。

活化极化

活化极化又称为电化学极化。一个电极,在无电流通过的可逆情况下,电极上有一定的带电程度,建立了相应的电极电位φ可逆;而当有限电流通过电极时,如果电极-溶液交界处电极反应进行得不够快,将会改变电极上的带电程度,从而使电极电位偏离φ可逆。以电极(Pt)H2(气)/H+为例,当它作为阴极进行还原反应时,如果H+变成H2的速度不够快,则因有限电流通过而到达阴极的电子不能被及时消耗掉,使电极比可逆情况下要带有更多的负电,从而使电极电位φ不可逆比φ可逆变得更负一些。这一较低的电位能促进反应物活化,即加速H+转化成H2。

当(Pt)H2(气)/H+作为阳极发生氧化反应时,如果H2变成H+速度不够快,电极上因有限电流通过而缺乏电子的程度较可逆情况下更为严重,使电极带有更多的正电,从而使电极电位φ不可逆比φ可逆时更正一些。这一较高的电位有利于促进反应物的活化,加速使H2转变为H+。

将此推广到所有电极,可得到具有普遍意义的结论:在有限电流通过电极时,由于化学反应进行的迟缓性造成电极上带电程度与可逆情况下不同从而导致的电极电位φ不可逆偏离φ可逆的现象,叫做“活化极化”或电化学极化。因活化极化而造成的φ不可逆与φ可逆之差的绝对值,称为“活化过电位”(或活化超电压),有时简称为“过电位”。活化过电位的大小是电极活化极化程度的度量。

已知过电位之值与通过电极的电流密度有关,可在不同的电流密度J之下分别测定电极的电位φ不可逆。以电流密度J对电极电位φ不可逆作图,所得曲线称为电极的“极化曲线”。实验测定的结果表明,阴极和阳极的极化曲线有所不同,见图2-4。极化的结果使阳极电位(φ不可逆)比φ可逆更正,使阴极电位(φ不可逆)比φ可逆更负。

图2-4 电流密度和电极电位的关系

(据邵之三,1992)

(a)阴极极化曲线;(b)阳极极化曲线

在讨论单个电极的极化问题时,只需指明这一电极是阴极还是阳极即可,而无需区分是在电池中工作还是在电解池中工作,因两种情况下极化曲线均如图2-4所示,没有任何区别。但在研究由两个极化电极组成的电化装置的两极电位差时,却必须区分是电池还是电解池。

对于电池,阴极是正极,阳极是负极,所以阴极电位高于阳极电位,两个电极的电位与电流密度的关系如图2-5之(a)所示。当有限电流通过电池时,两电极之间的端电压V端一定小于可逆电池电动势E可逆,即:

V端=E可逆-(η阴+η阳+IR) (2-28)

对于电解池,阳极电位高于阴极电位,两电极的电位与电流密度的关系如图2-5之(b),以有限电流进行电解时,两电极上所需之外加电压一定大于对应的可逆电池电动势E可逆。即:

V分=E可逆+(φ阳+φ阴+IR) (2-29)

由图可见,电解池在工作时,所通过的电流密度越大,不可逆程度越高;两电极下所需要的外加电压越大,消耗掉的电能也越多。

应说明一点,图2-5中电解池的极化曲线,阴极极化曲线在图的左边,阳极极化曲线在右边,这是沿用国际习惯;而前苏联的习惯则是阴极极化曲线在右边,阳极极化曲线在左边。

图2-5 电流密度与电极电位的关系图

(据邵之三,1992)

(a)原电池的极化曲线;(b)电解池的极化曲线

电分析化学的极化和过电位

极化分为:浓差极化和电化学极化 --由于浓度的差异引起的极化

在阴极附近,阳离子被快速还原,而主体溶液阳离子来不及扩散到电极附近,阴极电位比可逆电位更负;在阳极附近,电极被氧化(溶解),离子来不及离开,阳极电位比可逆电位更正。

可通过增大电极面积,减小电流密度,提高溶液温度,加速搅拌来减小浓差极化。 --因电极反应迟缓所引起的极化现象,称为电化学极化

发生电极反应时,电极表面附近溶液浓度与主体溶液浓度不同所产生的现象称为极化.如库仑分析中的两支 Pt 电极,滴汞电极都产生极化,是极化电极.

主要由电极反应动力学因素决定.由于分步进行的反应速度由最慢的反应所决定,即克服活化能要求外加电压比可逆电动势更大反应才能发生.(在阴极,应使阴极电位更负;在阳极应使阳极电位更正).

电化学极化是由于电极反应的速度较慢而引起的.很多电极反应不仅包括有电子转移过程,还有一系列化学反应的过程.如果其中某一步过程的速度较慢,就限制总的电极反应的速度.在电化学极化的情况下,流过电极的电流受电极反应的速度限制,而在浓差极化时,电流是受传质过程的速度所限制. 由于极化,使实际电位和可逆电位之间存在差异,此差异即为超电位h,不管是哪种极化,都使阴极的电位较平衡电位为负,使阳极的电位较平衡电位为正。在阴极,应使阴极电位更负;在阳极应使阳极电位更正。)

过电位的影响因素a) 电流密度shy;,hshy;

b) Tshy;,hmacr;

c) 电极化学成份不同,h不同

d) 产物是气体的电极,其h大

析出金属的过电位较小,但当析出物为气体时,尤其是氢、氧时,过电位都很大。在各种电极上氢、氧的过电位不同。

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