特征：氧化还原分别在两个电极 上发生，电极电势控制反应 的方向、影响速度
版权 2000~3 13 电分析国家实验室分析仪器研发中心
董献堆 研究员
过程
基础111
氧化，还原 电迁移：电场驱动的运动 扩散：浓度差驱动的运动 对流：温差/搅拌驱动的运动
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电化学：研究过程规律、工作机理 ，实现应用如能量转换、防腐 蚀、材料制造等。
版权 2000~3 24 电分析国家实验室分析仪器研发中心
董献堆 研究员
基础知识
基础122
物理化学：热力学动力学，容量性质， 强度性质，熵，自由能，活度，化学 势，活化能，平衡常数，速度常数， 吸附，静电作用，布郎运动，能级， 费米能级，波兹曼分布，泊松公式， 菲克定律，流体力学，流量，扩散 ….
董献堆 研究员
研究什么？
基础112
研究对象：反应物和产物 反应场所：电极表面及固液界面区 过程：氧化，还原,电迁移,扩散,对流 规律：电控制的规律
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董献堆 研究员
如何研究？
基础113
降低复杂性：单电极上反应 可控制反应：电极电势/电流 可测量：电势/电流/浓度/时间/... 可分析：各变量间的关系
董献堆 研究员
单电极上反应
基础115
(3)在电极表面得失电子－电化学 步骤，
(4) 可能的化学反应－后置步骤， 如脱附，化学反应等，
(5)产物粒子离开电极表面向溶液 移动，或生成新相如气体或沉 积固体。
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控制反应
基础116
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电子离子
基础104
电子导电：能量传送 几乎没有物质的变化
离子导电：电子转移 能量转换 伴随物质的(化学)变化
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电子离子
基础105
电子电路：电压V, 电流I , 电阻R 电容C, 电感……
离子导电：电势E(V), 电流
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测量分析
基础117
电子线路：控制测量电势、电流 、浓度、时间、...
计算机：分析数据，获取各变量 间的关系
结论/规律
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研究内容
基础118
实验－控制测量
－>获得变量关系
－>分析动力学，热力学，速 度常数，平衡常数，反应历 程，控制步骤。
基础109
Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)
半反应:
oxidation redu2ceti-on
Zn (s)
Zn2+阳+极 阴极
Cu2+ + 2e- Cu (s)
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电解池
基础110
电解池构成: 阴极, 阳极,电解质
实验特点
基础120
主要工具和技术：
恒电位仪－控制电极电势，测 量电流；或控制电流，测量 电极电势。时间、物种及其 浓度
其它：光谱、表面、结构分析
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电分析与电化学
基础121
电分析化学：寻找可用于定性定量 分析的关系和分析条件，实现 分析方法和技术。
中科院应化所电极过程课件电分析化学
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电子离子
基础103
相：电子导电相(金属)和离子导电 相(电解质溶液及其组份)
物理量：电压(电势)、电流(反应速 度)、物种浓度、其它条件(温 度、搅拌…)
版权 2000~3 6 电分析国家实验室分析仪器研发中心
离子导电：服从相同规律, 只是R表 达复杂,而且与E 、I、化学变化 相关
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电池过程
阳极 Zn
基础108
盐桥
1.1 V 阴极
Cu
ZnSO4
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CuSO4
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电池过程
电势，能斯特公式，电学基本概念
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参考书
基础123
查全性，电极过程动力学导论，第 三 版 ， 科 学 出 版 社 ， 2019 ， sciencep
A.J.Bard, L.R.Faulkner, 电化学方 法－原理和应用
其它电化学、电分析基础理论教材
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董献堆 研究员
思考题1
基础124
1. 比较分析电子导电与离子导电？ 2. 电极过程主要有哪些步骤和过程？ 3. 电解池的构成和各部分的作用？ 4. 电化学反应的特点？ 5. 工作电极等效电路及各部分含义
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结论/规律
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电极上反应
基础114
步骤构成：
(1)反应物粒子从溶液向电极表面移 动－传质步骤，如扩散，强制 搅拌，超声搅拌等，
(2)可能的化学反应－前置步骤，如 化学反应，吸附等，
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界面目录电势定义来自固液界面性质界面模型
电势、吸附、极化
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测量基础
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复杂特点
基础119
多种物种粒子
多种串接或并发的反应
复杂的反应环境：异相界面反应 (材料表面性质，表面积，活 性中心，吸附，界面电场)，
影响因素：化学作用和电场作用
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I,
？？相关化学
变化
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电子离子
R1
基础106
C
等效电路
R2
R1溶液电阻，C界面电容 R2？？相关化学变化
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电子离子
基础107
电子电路：并联、串联, V=IR, 欧姆定律, 基尔霍夫定律