電化學(xué)反應(yīng)原理和特點(diǎn)

電化學(xué)反應(yīng)概念和基本原理

電化學(xué)是有關(guān)電與化學(xué)變化關(guān)系的一個(gè)化學(xué)分支，是屬于電化學(xué)范疇的化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)是邊緣學(xué)科，是多領(lǐng)域的跨學(xué)科。對“電化學(xué)”，古老的定義認(rèn)為它是“研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)與電的關(guān)系的科學(xué)”。以后Bockris下了定義，認(rèn)為是“研究帶電界面上所發(fā)生現(xiàn)象的科學(xué)”。電化學(xué)反應(yīng)過程中常伴隨著電極表面析氫、析氧和析氯的電極反應(yīng)，這些析出的氣體會(huì)以氣泡形式吸附于電極表面，從而造成電極活性面積減少、電極表面電位和電流密度的微觀分布不均，產(chǎn)生電極極化。

電化學(xué)反應(yīng)又分為原電池反應(yīng)和電解池反應(yīng)。原電池，一定是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，通過裝置設(shè)計(jì)，使之產(chǎn)生電流。電解池，通電使物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)可以不自發(fā)的進(jìn)行。電化學(xué)反應(yīng)需要電解質(zhì)環(huán)境

原電池和電解池反應(yīng)原理

“電化學(xué)”的主干內(nèi)容就是介紹通過化學(xué)反應(yīng)供電，或利用直流電來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，我們知道，帶電粒子定向移動(dòng)就形成了電流，而化學(xué)反應(yīng)中，有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，所以電化學(xué)研究的反應(yīng)對象只是氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)又分為自發(fā)的和不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，只要把它放在一定特定裝置中進(jìn)行，讓它的電子沿著外電路定向轉(zhuǎn)移，它就能供電，這個(gè)特定裝置就是“原電池”

而不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，若也把它放在另一個(gè)外接直流電源的特定裝置中，迫使它發(fā)生反應(yīng)，這個(gè)特定的裝置就是“電解池(或槽)”

電解池與原電池的聯(lián)系與區(qū)別

因?yàn)槿魏位瘜W(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的轉(zhuǎn)變，若從能量變化的角度下定義，那就是：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置叫原電池；把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置叫做電解池；早在初中物理學(xué)的電學(xué)部分我們就得到這樣的認(rèn)識(shí)：電流方向和電子流動(dòng)方向相反，電流從正極流向負(fù)極，那么電子就從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，我們規(guī)定，在原電池中，能發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，能在此電極上失去電子并能往外輸出電子的電極定為“負(fù)極”；相應(yīng)地，能發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價(jià)降低，有電子輸入并有物質(zhì)去接受了電子的電極定為“正極”。

從電流的產(chǎn)生方式的不同，我們應(yīng)該清楚，電源分為物理電源和化學(xué)電源，若把原電池的原理實(shí)用化就成了化學(xué)電源，若將原電池作為電解時(shí)所需要的外接電源，那么，電解池中與原電池的負(fù)極相連接的那個(gè)電極有電子流入，根據(jù)電荷的性質(zhì)，該電極能吸引電解質(zhì)溶液中陽離子而致使陽離子移向它的周圍，正負(fù)相吸引，陰陽相伴隨，所以，我們就順其自然地稱此極為電解池的“陰極”，在陰極周圍的陽離子能接受輸入陰極上的電子而發(fā)生還原反應(yīng)；同理推之，電解池的另一電極就應(yīng)稱“陽極”，它與原電池正極相連接，該陽極有電子輸出，這些電子來自于移向它的陰離子失去電子或電極材料本身失去電子

電極類型及其導(dǎo)電過程

不管是原電池還是電解池，它們的電解質(zhì)溶液(稱為內(nèi)電路)中是沒有電子通過的，但是整個(gè)線路卻能形成電流回路，難道是電子不會(huì)“游泳”所導(dǎo)致的?回答是有趣的，電子不是不會(huì)游泳，而是不需要游過“河”去，其原因在以上的表述中已經(jīng)涉及到，在這里可以再日月確一下，金屬導(dǎo)體包括石墨(稱為diyi類導(dǎo)體)是通過自由電子的定向移動(dòng)而導(dǎo)電，而電解質(zhì)溶液(稱為第二類導(dǎo)體)是通過溶液中陰、陽離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電，說明兩點(diǎn)：①陰、陽離子移向相反；②在原電池中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極(為什么呢)；而離子移動(dòng)至電極后還會(huì)發(fā)生得失電子，也就是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，陽離子在某一極把輸入的電子“吃”掉了變成還原產(chǎn)物，陰離子在另一極又“吐”出電子變成了氧化產(chǎn)物，結(jié)果就保證了電路中的diyi類導(dǎo)體有電子循環(huán)，整個(gè)線路就有了電流形成，為此，我們還清楚了diyi類導(dǎo)體導(dǎo)電前后沒有發(fā)生變質(zhì)，而第二類導(dǎo)體在導(dǎo)電過程中是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)的，是生成了新物質(zhì)的，

總結(jié)

綜上所述，我們對電化學(xué)的一些重要概念和基本原理進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)該注意它們的聯(lián)系和區(qū)別，弄清反應(yīng)實(shí)質(zhì)，會(huì)不斷的提高運(yùn)用和創(chuàng)新電化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)能力的。