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文档简介
§10-2极化作用一、电极的极化实验表明:或当阳极超电势阴极超电势电极的极化:电流通过电极时,电极电势偏离平衡电极电势的现象阳极超电势:
或阴极超电势:
或
说明①阳
、阴都为正值,与电极材料、表面性质及电流密度有关;②↗
,极化程度↗
,即电极不可逆程度越大。二、极化产生的原因1.浓差极化如电池若电池以一定的电流放电:在阴极:产生Cl-的速度>
Cl-扩散速度导致阴极附近的Cl-浓度>溶液本体Cl-浓度即∴则有电流通过时,由于电极附近与溶液本体间的浓度差而产生的极化称为~。同理,在阳极:产生Zn2+的速度>
Zn2+扩散速度导致阳极附近的Zn2+浓度>溶液本体Zn2+浓度即∴则浓差极化:扩散的迟缓性极化结果:阴极电极电势降低,阳极电极电势升高。消除方法:加强机械搅拌或升高温度。2.电化学极化(活化极化)如电池以一定电流放电时,在阴极Ag+
还原反应速度<电子传递速度则消除方法:欲减小电化学极化,须设法提高电极反应速度。例如用Pt做电极时,在Pt表面电镀一层绒状的铂黑,目的是加速电极反应速率,以减小电化学极化。3.电阻极化(不普遍)由于电极反应生成电阻大的氧化物或其它物质的薄膜,电流通过时产生IR降电阻超电势小结:①任何电极,当I≠0
时,浓差极化和电化学极化都存在极化结果:阴极电极电势降低,阳极电极电势升高②电极上的电流密度不同,值不同;I=0时,=0③值大小一方面表示各种因素对电解过程阻力的大小,另一方面表示某电极反应进行时推动力的大小。I=0时,=0,电极处于平衡状态,电极上无净反应发生,
≠0时,电极反应才会定向进行。电极上有可能发生氧化反应电极上有可能发生还原反应
超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线,极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。电解池(a)随着电流密度的增大,两电极上的超电势也增大,阳极析出电势变大,阴极析出电势变小,使外加的电压增加,额外消耗了电能。对原电池原电池(b)随着电流密度的增加,阳极析出电势变大,阴极析出电势变小。由于极化,使原电池的作功能力下降。3.温度、浓度的影响温度、浓度影响扩散速率和电极反应速率,故对有影响。4.搅拌速度搅拌速度影响扩散速率,对浓差极化有影响。从能量损失角度,极化产生超电势,是不利因素;亦可利用解决实际问题,如金属的分离、电镀等。
的两面性:金属在电极上析出时超电势很小,通常可忽略不计。而气体,特别是氢气和氧气,超电势值较大。氢气在几种电极上的超电势如图所示。可见在石墨和汞等材料上,超电势很大,对于金属Pt,特别是镀了铂黑的铂电极上,超电势很小,所以标准氢电极中的铂电极要镀上铂黑。早在1905年,Tafel发现对于一些常见的电极反应,超电势与电流密度之间在一定范围内存在如下的定量关系:此式称为Tafe
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