电化学
三水锰矿 / 2021-10-05
电化学概念
电导：描述物体导电性能的物理量，其值是电阻的倒数，单位是“西门子”用S表示。某物体的电阻愈小它的电导就愈大。
电导率：又称比电导。可用来衡量和比较物体的导电性能。当物体的长度为1厘米，截面积为1平方厘米时的电导，为该物体的电导率。对电解质溶液来说，当两电极面积各为1平方厘米，电极相距1厘米时为溶液的电导。电解质溶液的电导率与电解质的种类、溶液的浓度及温度等有关。
离子淌度：又称离子迁移率。某种离子在一定的溶剂中，当电位梯度为每米1伏特时的迁移速率称为此种离子的淌度，单位是米2·秒-1·伏特-1。离子淌度是代表离子迁移速率特征的物理量。
电化学主要分为原电池和电解池两个装置。
原电池的话定义上是将化学能转化为电能的装置，而电解池是可以把电能转化为化学能的装置。两个装置进行的反应有点类似于一个反应的正逆过程。
无论是电解池还是原电池都包括以下重要组成部分，电解质/电极。
一、原电池
1原电池的驱动来自于不同电极电势的差距，因此就有很多种不同的组合模式，例如铜锌的单烧杯电池，电解质是硫酸，其总反应是Zn+H2SO4===ZnSO4+H2⬆
而原电池把其氧化和还原反应拆开来进行，锌电极进行氧化反应，得到电子，而H+在铜电极发生还原反应，产生H2，整个过程中Cu的质量并没有发生改变，起到的是导电作用。
在原电池反应中，负极失去电子而正极得到电子（我们将之称为得正失负，注意和电解池区分）
2再来是双烧杯的电池，可以具有两种不同的电解质，例如铜锌的双烧杯电池，依旧是由锌来组成负极，而其电解质变为ZnSO4溶液，正极为铜电极，正极电解质为CuSO4，中间需要添加盐桥（一般为浸泡过KCl溶液的琼脂，作用是平衡电极电势），其负极锌电极不断被消耗，而铜电极体积却不断增大，实际上总反应是Zn+Cu2+===Zn2+ +Cu
总而言之，原电池反应的本质上还是氧化还原反应。（金属活动性顺序）
3二次电池（蓄电池）
铅蓄电池，两电极材料分别为Pb（还原态）和PbO2（氧化态），电解质为硫酸（注意PbSO4也是沉淀，俗名为石灰浆）
分为充电和放电，
放电时
负极反应：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
正极反应：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
充电时
阴极反应：PbSO4+2e-=Pb + SO42-
阳极反应：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2 + SO42- + 4H+
特点是可以重复使用，所以具有较好的经济效益。
原电池行为的总结，电子从负极流向正极，而电流从正极流向负极，如果两侧阴阳离子变化不均衡的时候则需要使用选择性离子半透膜或者盐桥来平衡电势。在原电池中阴离子朝负极
移动，而阳离子朝正极移动。
二、电解池
电解池是在电能驱动下进行的反应，阳极失去电子，阴极得到电子（阳失阴得），并且由于具有推动力。
而对于物质放电能力强弱的对比，则是比较还原性（阳极）和氧化性（阴极），因为电解池离子的流动方式为阴阳结合，即阳离子向阴极，阴离子向阳极。
阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
阳极产物判断：首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前的金属），则电极材料失电子，电极溶解。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的阴离子的失电子能力。阴离子放电顺序如下：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO＞NO
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