生活中的物理化学

1、生活中的物理化学摘要：本文通过对物理化学的一个分支电化学的介绍，让大家了解了电化学的开展、不同电化学过程的异同以及电化学在生活中的应用。关键词 ：电化学 开展史 应用学习物理化学已经有一年的时间了，在这并不算短的日子里，也对物化有些许的认识。其实不仅在学习中， 生活中也有许多表达物化原理的地方， 比方电化学。 下面来讲讲电化学的开展及其在生活中的应用。1. 电化学的开展史 电化学主要是电能和化学能之间的互相转化以及转化过程中相关规律的科学， 它的开展 历史可以追溯到人们对电的认识：早在 1600 年， Gilbert 已经观察到摩擦过的琥珀能吸引微小物体的现象。1799 年， Volta 从银

2、片、锌片交替的堆叠中成功产生了可见火花。1807 年， Davy 用电解成功别离出金属钠和钾。1833 年， Faraday 根据屡次实验归纳出了著名的 Faraday 定律。1870 年，人们创造了发电机，使得电能广泛运用于工业中。1893 年， Nernst 提出了 Nernst 方程，为电化学平衡理论的开展做出了突出的奉献。1923年，Debye与H uckel提出了强电解质溶液中的离子互吸理论，推动了电化学理 论的进一步开展。1905 年， Tafel 提出一个半经验的 Tafel 公式，用以描述电流密度和氢超电势之间的关 系。三百多年来，人们对电化学的认识不断深入。而如今的社会已经离

3、不开电化学，如电镀工业与机械工业、电子行业和人们的日常生活都有密切的联系，和生物学医学之间也有着密切的联系。其中化学电源是电化学在工业上应用的另一个重要方面，锌锰干电池、铅酸蓄电池等以其稳定又便于移动等特点在日常生活和汽车工业等方面已起到重要作用。随着尖端科技，例如火箭、宇宙飞船、计算机和移动通讯等技术的迅速开展，各种新型高能电池像锂离 子电池、氢电池等将得到越来越广泛的应用。2. 原电池/电解池/电镀池的异同原电池电解池电镀池能量转换化学能T电能两极分别发生氧化复原反响，产生电流电能T化学能在电流作用下两极分别发生氧化复原反响电极正极负极阴极：接电源负极阳极：接电源正极阴极：镀件阳极：镀层金

4、属较活泼金属较不活泼金属Pt/CPt/C金属金属氧化物电解液和负极反响也可不反响无特殊要求电解液须含有镀层金属 离子构成条件两极、一液、一反响自发直流电源、两极一液直流电源、两极、一液含镀层离子离子迁移阳离子T正极阴离子T负极阳离子T阴极阴离子宀阳极电子流向e 负极-*正极什电源正极1 He-阳极电源负极e-*阴极3. 电化学在生活中的应用电化学在生活中的应用最重要的就是对金属腐蚀的防护。防止金属腐蚀的方法很多，可以通过一些例子加以说明。1 】 选择适宜的合金和耐蚀金属根据不同的用途选择合金，防止金属的腐蚀。例如在钢铁中参加Cr 、Al 和 Si 等元素可增加其抗氧化性，参加 Cr、Ti、V、

5、W 等元素可防止氢蚀。又如含 Cr 18% 、Ni 8% 的不锈 钢在大气、 水和硝酸中是非常耐腐蚀的； 铜及铜合金， 铅等在稀盐酸、 稀硫酸中相当耐腐蚀。 【2 】 阴极保护法阴极保护法有两类：牺牲阴极保护法和外加电流法。(1) 牺牲阴极保护法 : 就是将较活泼的金属或其合金连接在被保护的金属上，形成原电 池。这时较活泼的金属作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀， 被保护的金属得到电子作为阴极而达 到保护。一般常用的牺牲阳极材料有镁、铝、 锌及其合金。(2) 外加电流保护法 : 就是将被保护的金属与另一附加电极不溶性辅助阳极作为电 解池的两个电极， 被保护金属为阴极， 在直流电的作用下阴极受到保护。

6、外加电流保护法所 用的不溶性辅助阳极材料有：废钢、石墨、高硅铸铁、磁性氧化铁等。这些阳极材料除废钢 外，都具有难溶特性，可供长期使用。阴极保护法的应用范围很广， 主要可概括为两个方面： 在水中金属结构的保护； 在 地下金属结构的保护。【3 】 缓蚀剂法 在腐蚀性介质中参加少量能减小腐蚀速率的物质来防止金属腐蚀的方法叫做缓蚀剂法。所加的物质叫做缓蚀剂。缓蚀剂之所以具有缓蚀作用，大致基于如下三个原因：(1) 生成致密氧化物保护膜 : 能使阳极外表氧化而形成一层致密的氧化物保护膜，即钝 化膜，使金属处于钝化状态，从而减慢了金属的腐蚀速率。例如，铬酸盐、重铬酸盐、硝酸 钠和亚硝酸钠等氧化剂就属于这种情

7、形。 在水中参加 0.20.5% K 2Cr2O7 可保护钢铁免受腐 蚀。(2) 生成难溶化合物保护膜 : 能与阳极溶解出来的金属离子或与阴极附近的某离子形成 难溶性化合物覆盖于阳极或阴极的外表，从而减慢了金属的腐蚀速率。属于前者的有：NaOH 、Na2CO3、Na 2SiO3、Na3PO4、C6H5COONa 等物质。在溶液中，它们的负离子 或酸根阴离子能同阳极溶解下来的离子形成难溶性化合物而沉积于阳极外表， 从而把金属与 腐蚀介质隔开起到缓蚀作用。属于后者的如多聚磷酸钠，它能与硬水中的Ca2+ 形成带正电荷的胶粒 (Na 5CaP6O18)xx+ ，向金属阴极迁移，生成保护膜，从而减缓了金

8、属的腐蚀速率。(3) 阻碍放电的进行 : 在酸性介质中， 有机缓蚀剂被吸附在金属外表上， 阻碍了 H+ 的放 电，从而减慢了金属的腐蚀速率。例如，胺类能和H+ 作用生成正离子：R3N + H+ = R3NH +这种离子被带正电荷的金属外表吸附后，H +放电困难，从而减慢了腐蚀速率。有机缓蚀剂在工业上被广泛地用作酸洗钢板， 酸洗锅炉及开采油、 气田时进行地下岩层的酸化处理等。常用的有机缓蚀剂有：“假设丁 二邻甲苯硫脲：(CH3C6H4NH) 2CS、乌洛托品六次甲基四胺：(CH2)6N4等。例如，在酸洗钢板时，在酸溶液中参加 0.4%的“假设 丁缓蚀剂，就能大为改善其效果和工作条件。【4】 其它方法 油漆、电镀等使被保护金属与空气隔绝开来，也是常用的金属防腐的方法。