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电化学基本名词解释（一）
来源：科思特仪器
发布时间：2019-01-04
浏览人次：2793
1. 电化学定义和研究内容
电化学反应：有电子得失，并有电子流过外电路的化学反应。
电化学：研究电化学反应的学科, 一般指研究电能和化学能之间互相转化和转化规律的学科。随着研究的深入，现已泛指研究两类导体界面处的电荷转移过程的学科。
电化学分支：腐蚀电化学、电镀与电沉积、电池与电源、电化学测量、分析电化学、半导体电化学、合成电化学、有机导体电化学、量子电化学、生物电化学、光谱电化学等。
有电子得失并有电子通过外电路的电化学反应涉及到两部分：电子得失的反应物质和电子转移的导电物质。所以为了更好地研究电化学反应，需要研究定义电子转移的导电物质。
第一类导体与第二类导体：导电过程中不引起 化学反应，也没有显著的物质转移，称为第一类导体，一般是以电子和空穴为导电载流子的材料，比如金属。导电过程中伴随有 化学变化，且有物质的 转移，称为第二类导体，一般是以离子为导电载流子的材料，如盐溶液、熔融电解质。
2. 电位的定义
电位：衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。
电化学上电位的来源：两相在接触时，界面层会存在电位差，这种电位差称为相间电位。
产生电位差的原因：带电粒子或偶极子在界面层分布不均匀。造成分布不均主要有四种情况：1. 带电粒子的转移 2. 荷电粒子的吸附 3. 溶液中极性分子的定向排列 4. 金属表面因短程力形成的表面电位差，粒子能在金属表面形成双电层。
粒子在两相间转移的原因：物质在自然条件下均会发生自发的由高能量态向低能量态转化的过程，这一自发变化为吉布斯自由能变小的过程，即熵增加的过程，这一自发过程也是物质在自然条件下达到平衡的过程。
成分在不发生化学反应的情况下仅发生混合和转移的过程为自发的熵增加的过程，由于化学势为吉布斯自由能对成分的偏微分，这一过程也被称之被化学势平衡过程。在带电体系中，由于电场的存在，所以粒子被外加了电场能，在自发平衡的时候需要考虑其电场能的改变。达到平衡时即化学势与电场能综合平衡，即电化学势的平衡。
金属的接触电位：相互接触两个金属相之间的外电位差。（电子逃逸金属需要的能量不同导致）
电极体系：电化学研究的基本单位。互相接触的两个导体相中，电子导体和离子导体之间有电荷转移，这个体系就被称之为电极体系。
电极:一般指研究的电子导体材料，比如金属电极。
电极电位：对于电极体系，电极与溶液间的相间电位为电极电位。
绝对电位和相对电位
绝对电位：指金属相（电子导体相）和溶液（离子导体相）之间的电位差。该电位差为内电位差，因不能组成电极回路，实际不可测。
相对电位：在实际测量过程中，只能引入回路，测量被测量体系与另一个电极体系的外电位差，这个外电位差称之为相对电位。
参比电极：引入测量体系的另一个电极体系的电极电位保存恒定，能作为基准，那么测试就有参考性，即参比电极，测量各种电极电势时作为参照比较的电极。将被测定的电极与精确已知电极电势数值的参比电极构成电池，测定电池电动势数值，就可计算出被测定电极的电极电势。在参比电极上进行的电极反应必须是单一的可逆反应，电极电势稳定和重现性好。
氢标电极：规定假定的理想状态，通常是将镀有一层海绵状铂黑的铂片，浸入到H+浓度为1.0mol/L的酸溶液中，不断通入压力为100kPa的纯氢气，使铂黑吸附H2至饱和，这时铂片就好像是用氢制成的电极一样。规定标准氢尾极的电势在任何温度下恒为零，以此确定各电极电势的相对值，称为氢标电极电势。
液接电势：两种含有不同溶质或溶质相同而浓度不同的溶液直接接触时所产生的相间电势，简称液接电势。
几种常见参比电极电位：
3. 电化学体系分类：
普通的电化学反应分为三种体系：
第一类为两个电极和外电路接通后，自发地将电流输入到外电路中做功，这个体系称为原电池（电源）。
第二类是与外电源组成回路，强迫电流在电化学体系中通过促进电化学反应发生，这类体系为电解池（电解、电镀、电化学测试）。
第三类为电化学反应自发的进行，但不对外做功，只起到破坏电极的作用，这类体系为腐蚀电池，也称为短路的原电池（金属腐蚀）。
4. 电极电位与能斯特方程
电极在和溶液平衡的过程中，会和溶液发生平衡过程。此时如果电极系统的吉布斯自由能减少量只做电功，那么就能得到电极电动势和吉布斯自由能的关系rGm=-z EF。对于某一电极，发生的反应为金属/离子、离子/离子、气体/离子的反应。分为第一类电极，第二类电极和第三类电极。
对于单一电极，在认为反应单一的情况下，电极的电极电势和溶液组分、温度和分压有关系：
若电极反应中各物质都处于标准状态，根据rGm=-z EF，此时的电位为标准电极电位Eθ。（可测得）。
平衡电极电位：对于可逆电极，当正向反应和逆向反应速率相等时，此时没有外电流流出的电极电位称为平衡电极电位。当平衡条件为标准条件时，此时的电位就是标准电极电位。其中对于一定的体系，标准电极电位为常数。（许多标准电极电位已被精确到测定，详见标准电极电位表）
不可逆反应：对于一些电极，是不可逆电极。比如纯锌放入稀硫酸中，有锌失去电子的反应，逆反应为氢离子得到电子。随着反应的进行，也会发生锌离子得到电子，同时发生氢原子氧化的过程，此时电极上有四个反应。在这个电极中，物质的交换是不平衡的，即有锌的溶解和氢气的析出。此时电极体系的电位为不可逆电位或不平衡电位。
不可逆电位可以是稳定的，也可以是不可逆的。如果电极表面速率稳定，双电层稳定，此时电极电位也能到达稳定状态，此时的电极电位为稳定电位。
实际体系下的开路电位：一般情况就是电极的稳定的不可逆电位。
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