1 电化学的基本概念和理论
1.2 法拉第定律
1.2.1 两类电化学装置
（1）电解池
电解：电能转化为化学能的过程。 电解池：电能转化为化学能的装置。 （2）化学电池（或自发电池、原电池） 化学电池：将化学能转化为电能的装置。
只有自发反应（ΔG<0）才有可能构成化学电池。
1 电化学的基本概念和理论
电化学学科应用
同时，依靠着CuSO4溶液中离子的移动，得以将负电荷输送到溶液与右
端铜电极的界面间。因为右端铜电极中又将是电子导电，故在溶液与右 端铜电极的界面间必然存在一个产生电子的过程，即发生金属铜失去电
子的氧化反应：
1 电化学的基本概念和理论
左端：Cu2+ ＋ 2e = Cu 右端：Cu – 2e = Cu2+ 阴极还原反应 阳极氧化反应
1 电化学的基本概念和理论 1.1.2 电化学的研究对象
图1-1 简单的电解池
1 电化学的基本概念和理论
图1-1的电路接通后，与直流电源负极连接的金属铜接受了由外电路提
供的电子。溶液中是离子导电，电子不能直接进入溶液传导电流。因此，
由直流电源负极流入左端铜电极的电子，将在两类导体的界面上消失， 即在左端铜电极与溶液界面必然发生消耗电子的过程，即发生还原反应。
铅酸蓄电池的工作原理：
Pb(s) PbO2 2H2 SO4 (l ) 原电池放电 2PbSO 4 (l ) 2H 2O(l )
电解池电解 Pb(s) PbO2 2H 2 SO4 (l ) 2PbSO 4 (l ) 2H 2O(l )
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（3）电化学反应：在电极上进行的有电子得失的反应。
1）电解池中的电化学反应
实现电化学反应所需的能量是由外部电源供给 2）化学电池中的电化学反应 系统自发地将本身的化学自由能变成电能 不论是电解池或化学电池中的电化学反应，都至少包括两种电极
过程----阴极过程和阳极过程，以及电解质相中的传质过程----电迁过
1 电化学的基本概念和理论 1.1.3 电化学的发展沿革
1799年 Volta电池 1800年 Nichoson和Carlisle进行电解水的第一次尝试 1826年 Ohm LAW 问世 1833年 Faraday’s LAW问世 1870年 发电机问世 1870’s Helmholtz提出双电层的概念 1887年 电离学说（Arrhenius） 1889年 Nernst方程问世 1905年 Tafel曲线 1940年以来 电极过程动力学成为电化学的主要发展方向 1950’s 经典电化学方法蓬勃发展，全球性电化学研究队伍迅速扩大 电化学这一学科的重要成熟期。 之后，各种电化学测试方法（手段）建立、完善并不断发展。
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1.2.2 法拉第定律
（1）法拉第常数 F 1 mol电子所带的电量称为法拉第常数，用F表示。
F = NAe0 = 6.022 136 7×1023×1.602 177 33×10-19 = 96 485.309 C· mol-1
式中， F—法拉第常数（Faraday constant）, C· mol-1 NA—阿伏伽德罗常数(Avogadro’s number)， 6.022 136 7×1023 mol-1 e0—1.602 177 33×10-19 C 在一般计算中，可近似取 F=96 500 C· mol-1 1 F = 96 485 C· mol-1 = 26.8 A· h· mol-1
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1.1 电化学的基础知识
1.1.1 导体 第一类导体：依靠电子传送电流的导体。如金属、石墨、某 些金属氧化物（PbO2、Fe3O4）、金属碳化物（WC）等。 第二类导体：依靠离子的移动来实现导电任务的导体。如以 水或其它有机物为溶剂的电解质溶液、熔融电解质和固体电 解质等。 金属导体电导率：106~108 （S. m-1） 绝缘体的电导率：10-20~10-8 （S. m-1） 半 导 体：10-7~105 （S. m-1）
贾铮等，电化学测定方法，化学工业出版社，2006
课程安排：
1 电化学的基本概念和理论 2 电化学测试技术 3 电化学的应用
4 电化学实验
1 电化学的基本概念和理论
电化学 Electrochemistry
电化学： 研究离子、电子、导体、半导体、介电体及本体 溶液中荷电粒子的存在和移动的科学技术。 或 研究电与化学变化之间的关系，以及化学能与电 能相互转化的一门科学。
原电池技术应用
电解池技术应用
测试方法应用
0.0008 0.0006 0.0004 0.0002
I / A
0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 E / vs.SCE
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电化学研究
先修课程及预备知识： 理论电化学、物理化学、电工学 教学参考书：
巴德等，电化学方法：原理及应用，化学工业出版社，2005
张祖训等，电化学原理和方法，科学出版社，2000 查全性，电极过程动力学导论，科学出版社，2002
刘永辉，电化学测试技术，北京航空航天大学出版社，1987
离子学----主要研究溶液或熔体中离子的行为，离子平衡、离子的动态 性质（电导、迁移数、扩散、粘度等）及其相互关系；
界面电化学----包括双电层理论、电动现象、吸附、胶体和离子交换等；
电极学----分为可逆电极过程和不可逆电极过程，前者属于热力学范畴， 后者则从动力学观点研究电极过程速度和机理、电子传递反应、电化 学催化和电极结晶过程等。
程、扩散过程等。
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3）正极与负极 化学电池和电解池的两个电极之间存在着电位差。电位较高的电 极是正极，电位较低的是负极。 4）阴极与阳极 电化学中规定，电流通过两类导体界面时，使正电荷由电极流入
溶液的电极叫做阳极，使正电荷自溶液进入电极的电极称为阴极。
通常习惯于把 发生氧化反应的电极称为阳极。 发生还原反应的电极称为阴极。
所以说，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化学反应发生。将这种在两类导体界面间进行
的有电子概念和理论 电化学的研究对象：
电子导体、离子导体、两类导体的界面及其上所发生的一切变化。
电化学内容主要分成三个部分：