物理化学极化作用.ppt

极化（polarization） 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(平衡)电势和阴极可逆(平衡)电势 7.11 极化作用 2 定义：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，这种对可逆平衡电势的偏离称为电极的极化。 1. 电极的极化 (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 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 阴极反应 电解时 阳极上有类似的情况，但 5 例：Ag+ + e-  Ag v扩 慢，v反应 快 Ag+ + e-  Ag cAg+ cAg+ (平衡) E E 阴极极化使阴极电势降低 阳极极化使阳极电势升高 (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。 7 例：2H+ + e-  H2 v反应 慢，阴极积累电子 e 2H+ + 2e- H2 电化学极化使阴极电势降低； 使阳极电势升高。 两种极化结果均使 8 2. 测定极化曲线的方法 极化曲线： (J ~ E 曲线) 极化曲线（polarization curve） 超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，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。 (1)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大 阴极析出电势变小 由于极化使外加的电压增加，额外消耗了电能。 阳极析出电势变大 电解池中两电极的极化曲线 阴极曲线 阳极曲线 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） (2) 原电池中两电极的极化曲线 原电池中，负极是阳极，正极是阴极。 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，阳极析出电势变大，阴极析出电势变小。 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 13 超电势：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表示。 显然： (阳) = E(阳) - E(阳，平) (阴) = E(阴，平) - E(阴) 超电势的测定 15 3. 电解池与原电池极化的差别 电解池： J ，E端，能耗 原电池： J ，E端 ，做电功