离子导体和电子导体
第九章 电化学(电解质溶液)..
H e 1
1 H2 2
HCl水溶液
9
在（+）极液面接界处则 发生反应
Cl Cl2 e1
不断放出电子，可以看作 电子不断由溶液流出，进 入金属导体，电流从此流 过。 整个效果：电子仍然从负 极有电子流入溶液而又在 正极流出，这就构成了整 个回路中连续的电流 ，电 极反应使得电流在导体/ 液体接界面得以流通。
温度、溶液浓度、外加电场的电场强度
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三、 离子的电迁移率u
离子的运动速率与外电场强度E的一般关系：
dE dE u u dl dl
u称为离子的电迁移率(有时称为离子淌度) 离子的电迁移率u：某离子在指定溶液中在 电场强度E=1V/m时的运动速率。m2 s1 V1
当通电结束，阴、阳两极部溶液浓度相同，但比原溶 液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。
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（2）正负离子运动速率不相同(+= 3-)
设正离子迁移速率是负离子的三倍， υ+=3υ-，则正 离子导3F电量，负离子导1F电量。在假想的AA、 BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。
度加快，在水溶液中离子水化作用减弱等
原因，电阻下降
导电总量分别由正、负离子分担
5
2. 电池 由第一类导体联结两个电极并使电流在两极间 通过，构成外电路的装置叫做电池。
3. 原电池 电池能自发地在两极上发生化学 反应，并产生电流，将化学能转 变为电能的装置称为原电池。
4. 电解池 将电能转变为化学能的装置。
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*电流效率
实际电解过程中，电极上常发生副反应或次级反应，析出一定 数量的某一物质时所消耗的电量要比按照法拉第定律计算所需 的理论电量多一些。此两者之比称为电流效率，通常用百分数 来表示。
电化学基本原理
能斯特方程说明
①溶液的浓度变化，影响电极电势的数值，从 而影响物质的氧化、还原能力。
由能斯特方程
b 还原态 0 0.0592 lg EE a z 氧化态
可知当氧化态物质的浓度增大(或还原态物质的 浓度减小)时，其电极电势的代数值变大，亦即氧 化态物质的氧化性增加； 反之还原态物质的浓度增大时，其电极电势的代数 值变小，亦即还原态物质的还原性增加。
标表示电流密度。
极化曲线的测定装置原理图
此处参比电极
用的是饱和甘 汞电极，不是 标准氢电极。 参比电极常用 的除了标准氢 电极外，还有 饱和甘汞电极、 饱和氯化银电 极。
极化度
从曲线可以看出：随着电流密度不断增大，阴极电位也不断变 负。若阴极电流密度Dk改变某一值，曲线I的△E值也有所不同。 通常把ΔEk与△Dk 的比值称为阴极极化度。
析氢过电位
在平衡电位下，因氢电极的氧化反应速度 与还原反应速度相等，因此不会有氢气析出。 只有当电极上有阴极电流通过从而使还原反应 速度远大于氧化反应速度时，才会有氢气析出。 当电极上有阴极电流通过时，会使电位从平衡 电位向负方向偏移，即产生阴极极化。也就是 说，只有当电位向负的方向偏离氢的平衡电位 并达到一定的过电位值时，氢气才能析出。
氢氧燃料电池
阳极反应（负极）
H2 2e 2H
阴极反应（正极）
O2 2H 2O 4e 4OH
双电层模型示意图
双电层模型解释
当把金属插入其盐溶液时，金属表面正离子受到极性水分 子的作用，有变成溶剂化离子进入溶液而将电子留在金属表 面的倾向。金属越活泼、溶液中正离子浓度越小，上述倾向 就越大。与此同时溶液中金属离子也有从溶液中沉积到金属 表面的倾向，溶液中金属离子的浓度越大、金属越不活泼， 这种倾向就越大。当溶解与沉积速率达到相等时，即达到动 态平衡。当溶解倾向大于沉积倾向，则金属表面带负电层， 靠近金属表面附近的溶液带正电层，这样便构成双电层。相 反，若沉积倾向大于溶解倾向，则金属表面形成带正电荷层， 金属表面附近的溶液带一层负电荷。由于溶解和沉积达到平 衡时，形成双电层，从而产生电势差，这种电势差叫做电极 的平衡电极电势，也叫可逆电极电势。金属的活泼性不同， 其电极电势也不同，因此，可以用电极电势来衡量金属的得 失电子能力，即金属的还原性强弱。
整理-电化学基本概念
电化学基本概念1. 导体（Conductor）：能导电的物质称为导体。
有些导体依靠其中的电子传递电流，称为电子导体或第一类导体（如金属，石墨，PbO2、Fe3O4等金属氧化物）；有些导体靠离子的移动来实现其导电任务，称为离子导体或第二类导体（如电解质溶液，熔融电解质，固体电解质）。
一般来说，离子导体的导电能力比电子导体小得多。
2. 电极反应（Electrode Reaction）：电子导体能够独立地完成导电任务；而要想让离子导体导电，必须有电子导体与之相连接。
但流经两类导体的电荷载体不一样，为了使电流持续不断地通过离子导体，在两类导体界面上必然会有得电子或失电子的反应发生。
这种在两类导体界面界进行的有电子得失的化学反应称为电极反应或电化学反应。
★自发电池 / 电解池3. 阴极（Cathode）：电流通过两类导体界面时，使正电荷从电极进入溶液（发生还原反应）的电极。
4. 阳极（Anode）：电流通过两类导体界面时，使正电荷从溶液进入电极（发生氧化反应）的电极。
5. 法拉第（Faraday）：一摩尔电子的电量。
摩尔常数N A =6.02×1023；每个电子的电量 e 0 = 1.602×10-19库仑（Coulomb）；一库仑为一安培·秒（Ampere-second）；所以：1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19≈96500库仑1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19÷3600≈26.8安时（Ampere-hour）6. 法拉第定律（Faraday Law）：在整个电路中各处的电流是相等的，因此电极上通过的电量与电极反应的反应物和反应产物之间有如下的精确关系：若反应为M z + + z e- = M，则生成1摩尔 M 所需的电量为 z 法拉第。
★法拉第定律成立的前提是：电子导体中不包含离子导电的成分，而离子导体中也不包含电子导电的成分。
电化学基本概念复习总结大全
第一章绪论1, 电化学:研究两类导体的界面现象以及上面发生的化学变化的一门科学2, 电化学反应:在两类导体界面间进行的有电子参加的化学反应.(电极反应)3 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
4 电解质的分类:(1)弱电解质与强电解质—根据电离程度(2)缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态(3)可能电解质与真实电解质—根据键合类型5 法拉第定律: 电极上通过的电量与电极反应中反应物的消耗量或产物的产量成正比.法拉第定律成立的前提是：电子导体中不包含离子导电的成分，而离子导体中也不包含电子导电的成分。
电化当量:电极上通过单位电量所形成产物的质量.电流效率=当一定电量通过时，在电极上实际获得的产物质量/同一电量通过时根据法拉第定律应获得的产物质量第二章电解质溶液6离子水化：由于离子在水中出现而引起结构上的总变化。
离子水化影响双电层呵极化，离子水化影响电解质的扩散系数和活度系数，7水化热（焓）：一定温度下，1mol自由气态离子由真空进入大量水中形成无限稀溶液时的热效应称为离子的水化热8水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
水化膜可分为原水化膜与二级水化膜。
9 水化数：水化膜中包含的水分子数。
主要指原水化膜（原水化数），但由于原水化膜与二级膜之间无严格界限，所以是近似值；是定性概念，不能计算与测量只有离子停留的时间大于水分子取向的时间才能形成原水化膜，离子电荷越多，半径越小，离子水化数越大。
物质粒子在溶液中的传质方式有三种:即电迁移,扩散和对流.10 离子在化学势梯度作用下的运动——扩散（稳态和非稳态）离子在电场作用下的运动——电迁移11离子间相互作用的离子氛理论离子氛的概念：由于中心离子的电场是球形的，故这一层电荷的分布也是球形对称的，我们将中心离子周围的这层电荷所构成的球体称为离子氛。
离子电导率和电子电导率的区别
离子电导率和电子电导率的区别
1、离子电导率
离子电导率（用λ表示）是一种物质发生离子传导趋势的量度。
这涉及一个的运动离子通过从一个站点到另一个缺陷在晶格的固体
或水溶液。
离子传导是电流的一种机制。
在固体中，离子通常在晶格中占据固定位置，并且不会移动。
但是，可能会发生离子传导，特别是随着温度升高。
表现出这种特性的材料用于电池。
众所周知的离子导电固体是β”-氧化铝（“BASE”），一种氧化铝。
当这种陶瓷与诸如Na+之类的移动离子络合时，它的性能就像所谓的快速离子导体。
BASE在几种类型的熔盐电化学电池中用作膜。
2、电子电导
电子电导的载流子是电子或空穴（即电子空位）。
能带理论指出，在具有严格周期性电场的理想晶体中的电子和空穴，在绝对零度下运动时不受阻力，迁移率为无限大；只有当周期性受到破坏时，才产生阻碍电子运动的条件。
3、电子电导率的影响因素
①温度的影响
温度对电子电导率的影响包括对迁移率的影响和载流子浓度的
影响，而对后者的影响是主要的。
②杂质及缺陷的影响
大多数半导体氧化物陶瓷，或者由于掺杂产生非本证缺陷（杂质缺陷），或由于烧成条件使它们成为非化学计量而形成组分缺陷。
第七章 思考题
第七章电化学思考题1．导体分几类，它们间有何不同？答：导体分两类，第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。
传导电流靠自由电子作定向运动；导电后导体本身不发生变化；温度升高，电阻变大；所导电量全部由自由电子承担；第二类导体，又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。
传导电流靠正、负离子作反向运动完成；导电离子可能在电极上发生反应；温度升高，电阻反而变小；所导电量由正、负离子分担。
2．测定离子的迁移数有几种方法？答：通常有三种方法：1. Hittorf 法；2. 界面移动法；3. 电动势测定法。
3．在电镀工业上一般都用钾盐而不用钠盐？答：钠离子的半径虽然比钾离子小，但钠离子的水合作用却强得多，因而迁移速率比较慢。
因此，在电镀工业上，为了减少电解液的电阻，一般都选用钾盐。
4．在电迁移率、电导率、摩尔电导率、离子摩尔电导率、电解质扩散系数、离子扩散系数等性质中，哪些与选择基本单元有关，哪些与选择基本单元无关? 答：与基本单元选择无关的性质有：电迁移率，电导率，电解质扩散系数；与基本单元选择有关的性质有：摩尔电导率，离子摩尔电导率，离子扩散系数。
5．极限摩尔电导率是无限稀释时电解质溶液的摩尔电导率。
既然溶液已经“无限稀释”，为什么还会有摩尔电导率？此时溶液的电导率应为多少？答：根据摩尔电导率的概念，极限摩尔电导率虽然要求溶液无限稀释，但仍要求溶液中有1 mol电解质，即对应的溶液体积应为无限大，此时离子之间已没有相互作用，因此，电解质的摩尔电导率达最大值。
但这时溶液的电导率趋于纯溶剂的电导率。
6．柯尔劳施经验公式适用条件和范围是什么？柯尔劳施离子独立运动定律的重要性何在？答：柯尔劳施经验公式：c A −Λ=Λ∞m m ，适用于强电解质水溶液，浓度低于0.01 mol·dm −3的稀溶液。
根据离子独立移动定律，可以从相关的强电解质的∞Λm 来计算弱电解质的∞Λm ，或由离子电导数值计算出电解质的无限稀释时摩尔电导。
电化学原理知识点
电化学原理知识点电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G，单位为S ( 1S =1／Ω)。
第二章是电化学热力学界面:不同于基体的两相界面上的过渡层。
相间电位:两相接触时存在于界面层的电位差。
产生电位差的原因是带电粒子(包括偶极子)分布不均匀。
形成相间电位的可能情况:1。
残余电荷层:带电粒子在两相间的转移或外部电源对界面两侧的充电；2.吸附双电层:界面层中阴离子和阳离子的吸附量不同，使界面和相体带等量相反的电荷；3.偶极层:极性分子在界面溶液侧定向排列；4.金属表面电势:各种短程力在金属表面形成的表面电势差。
电化学传感器原理及实例
量水分蓄积并导致泄漏。在低潮湿条件下
，传感器可能燥结。设计用于监控高浓度
气体的传感器具有较低孔率屏障以限制通
过的气体分子量，因此它不受湿度影响，
和用于监控低浓度气体的传感器一样，这
种传感器具有较高孔率屏障并允许气体分
子自由流动。
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9
压力与温度
影响因素
电化学传感器受压力变化的影响极小。然而，由于传感 器内的压差可能损坏传感器，因此整个传感器必须保持 相同的压力。电化学传感器对温度也非常敏感，因此通 常采取内部温度补偿。但最好尽量保持标准温度。
或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。
通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极
间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学
传感器பைடு நூலகம்常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。
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5
电化学传感器 - 组成部分
电化学传感器包含以下主要元件：
咖瓦尼电池式氧传感器（利用电池反应而非外部电源） 阴极：Pt 阳极：Pb 电解液：KOH溶液 电解方程式，阴极：O2+2H2O+4e →4OH-
阳极：Pb+2OH-→Pb(OH)2+2e
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13
主要应用
汽车发动机燃烧比控制 钢铁精炼—氧化锆氧传感器 燃烧控制—锅炉、工业用炉 环境监测—水质监测、BOD缺氧检测 系统检测—发酵系统的氧气检测 医疗检测 化学研究 生化研究
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1
两类导体形成的接界面上所发生的带电及电子转 换变化的科学。
1、电子导体（金属导体，半导体）
2、离子导体（电解质溶液）
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e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回物理化学电子教案—第七章化学化工学院物化教研室电化学e 上一内容f 下一内容回主目录2返回电化学是研究电能与化学能相互转换规律的科学1.电解－把电能转换为化学能的过程2.原电池－把化学能转换为电能的过程*化学能是指恒温恒压下化学反应的Δr G m （在数值上等于W r ’）。
*只有自发化学反应（ΔG<0）才有可能构成原电池，产生电功。
*对非自发化学反应（ΔG>0），需加入电功W r ′进行电解，才能使反应进行。
无论是电解池还是原电池，其工作介质都离不开电解质溶液，所以在讨论电解池和原电池之前，须先讨论电解质溶液。
第七章电化学能导电的物质称为导体，其可分为二类：（1）电子导体：依靠自由电子的运动而导电，导体本身不发生化学变化，温度升高，导电能力降低。
（2）离子导体：依靠离子定向运动而导电，须将电子导体作为电极，当电流通过溶液时，在电极与溶液的界面上发生化学变化，同时在溶液中正、负离子分别向两极移动，温度升高，导电能力增大。
电解质溶液的导电机理及法拉第定律法拉第定律是表示通过电极的电量与电极反应的物资的量之间的关系。
电极反应可表示为：氧化态+ Ze ─＝还原态还原态＝氧化态+ Ze─式中Z 为电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值。
当电极反应的反应进度为ξ时：通过电极的元电荷的物质的量为Z ξ;通过的电荷数为L Z ξ（L 为阿伏加德罗常数）2、法拉第定律e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回每个元电荷的电量为e ，故通过的电量为Q ＝e L Z ξ法拉第常数F=Le所以，法拉第定律：通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
Q=ZF ξ其中：F=Le =96485.309 C ⋅mol -1≈96500 C ⋅mol -1此即为1 mol 电子所带的电量。
2、法拉第定律e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回例1 Ag ++ e ─= AgZ=1, 当Q=96500C 时＝＝1mol由，可得Δn(Ag)=ξ×ν(Ag)=1mol Δn(Ag +)=ξ×ν(Ag +)=-1mol即每有1mol Ag +被还原或1mol Ag 沉积下来，通过的电量一定为96500C 。
电化学原理知识点
电化学原理知识点 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G ，单位为S( 1S =1／Ω)。
影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
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离子导体和电子导体
离子导体和电子导体是物理化学实验中常见的概念，它们都是电导性物质，能够承受电流，但二者之间还存在着明显的区别。
离子导体是指具有电导性的物质，它们具有电荷离子，如氯离子、钠离子、钙离子、氢离子等，当离子导体在电场作用下时，这些离子将沿着电势差的方向移动，而形成电流。
常见的离子导体有水、硫酸盐溶液等。
电子导体是指能够承受电流的电荷载体，它们由电子和空穴组成，电子能够自由移动，当处于电场作用下，会形成电流。
常见的电子导体有金属元素等。
离子导体和电子导体之间的区别是，离子导体中的电荷离子可以被电场所影响，电子导体中的电子是不受电场作用的，只受内在力的影响。
此外，离子导体的电荷离子以固定的方式运动，而电子导体的电子能以可调整的方式运动。
离子导体的电导率比电子导体的电导率要低得多，一般只有数毫西门子到数千西门子，而电子导体的电导率可以达到几万西门子。
离子导体和电子导体都有自己的特殊用途，离子导体被用于电泳和离子探针技术，而电子导体则用于电池和电机等。
离子导体和电子导体都是重要的物质，它们在现代物理、化学研究和技术的应用中都发挥着重要的作用。
因此，对这两种物质的性质和结构应予以深入的研究，以期更好地运用它们，为科学和技术的发展做出贡献。