電化學冶金出處

《冶金學名詞》第二版。

利用直流電在電極上引起的電化學反應，從水溶液中或從熔鹽中析出金屬的冶金方法。

電化學在化工、冶金、機械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學、材料、能源、金屬腐蝕與防護、環(huán)境科學等科技領域獲得了廣泛的應用。當前世界上十分關注的研究課題, 如能源、材料、環(huán)境保護、生命科學等等都與電化學以各種各樣的方式關聯(lián)在一起。

電化學原電池

原電池是利用兩個電極之間金屬性的不同,產(chǎn)生電勢差,從而使電子的流動,產(chǎn)生電流.又稱非蓄電池，是電化電池的一種，其電化反應不能逆轉(zhuǎn)，即是只能將化學能轉(zhuǎn)換為電能，簡單說就即是不能重新儲存電力，與蓄電池相對 。

原電池是將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。所以，根據(jù)定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱為原電池。

組成原電池的基本條件：

1、將兩種活潑性不同的金屬（即一種是活潑金屬一種是不活潑金屬），或著一種金屬與石墨（Pt和石墨為惰性電極，即本身不會得失電子）等惰性電極插入電解質(zhì)溶液中。

2、用導線連接后插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路。

3、要發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。

原電池工作原理

原電池是將一個能自發(fā)進行的氧化還原反應的氧化反應和還原反應分別在原電池的負極和正極上發(fā)生，從而在外電路中產(chǎn)生電流。

原電池的電極的判斷：

負極：電子流出的一極；發(fā)生氧化反應的一極；活潑性較強金屬的一極。

正極：電子流入的一極；發(fā)生還原反應的一極；相對不活潑的金屬或其它導體的一極。

在原電池中，外電路為電子導電，電解質(zhì)溶液中為離子導電。

原電池的判定：

（1）先分析有無外接電路，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷，主要是“四看”：看電極——兩極為導體且存在活潑性差異（燃料電池的電極一般為惰性電極）；看溶液——兩極插入溶液中；看回路——形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質(zhì)——有無氧化還原反應。

（2）多池相連，但無外接電源時，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看做電解池。

電化學電解池

電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。

電解是使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。

發(fā)生電解反應的條件：

①連接直流電源

②陰陽電極 陰極：與電源負極相連為陰極

陽極：與電源正極相連為陽極

③兩極處于電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中

④兩電極形成閉合回路

電解過程中的能量轉(zhuǎn)化（裝置特點）：

陰極：一定不參與反應 不一定是惰性電極

陽極：不一定參與反應 也不一定是惰性電極

電解結(jié)果：

在兩極上有新物質(zhì)生成

電解池電極反應方程式的書寫：

陽極：活潑金屬—電極失電子（Au,Pt,Ir 除外）；惰性電極—溶液中陰離子失電子

注：失電子能力：活潑金屬（除Pt Au）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3 ->SO4 2-)>F-

陰極：溶液中陽離子得電子

注：得電子能力：Ag >Hg2 >Fe3 >Cu2 >H （酸）>Pb2 >Sn2 >Fe2 >Zn2 >H2O（水）>Al3 >Mg2 >Na >Ca2 >K （即活潑型金屬順序表的逆向）

對應關系：陽極連電源正極，陰極連電源負極（可見高中教材*《化學選修·四》）

規(guī)律：鋁前（含鋁）離子不放電，氫（酸）后離子先放電，氫（酸）前鋁后的離子看條件。

四類電解型的電解規(guī)律①電解水型（強堿，含氧酸，活潑金屬的含氧酸鹽），pH由溶液的酸堿性決定，溶液呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。電解質(zhì)溶液復原—加適量水。

②電解電解質(zhì)型（無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽，），無氧酸pH變大，不活潑金屬的無氧酸鹽PH不變。電解質(zhì)溶液復原—加適量電解質(zhì)。

③放氫生堿型（活潑金屬的無氧酸鹽），pH變大。電解質(zhì)溶液復原—加陰離子相同的酸。

④放氧生酸型（不活潑金屬的含氧酸鹽），pH變小。電解質(zhì) 溶液復原—加陽離子相同的堿或氧化物。

簡單說來，電冶金就是電化學技術在提取冶金中的應用。十分清楚，假若一個反應消耗電子，為使該反應連續(xù)進行，就必須由另外一個反應供給電子。這一對互補反應組成一電化學電池，這兩個反應分別叫做陰極反應和陽極反應。

任何一個電化學系統(tǒng)都表現(xiàn)出兩個重要特點。

第一，發(fā)生電化學反應的反應物必須以帶電狀態(tài)或離子狀態(tài)存在。雖然氣體可以是帶電的原子或分子，但大多數(shù)情況下，氣態(tài)物質(zhì)對組成電化學電池不甚方便。反應物只有溶解在離子固體或離子液體中，或者溶解在水這樣的極性液體中才客易電離。也就是說，這些溶劑的基本功能是為帶電物質(zhì)提供一種它們能在其中存在的介質(zhì)。

第二，為使電化學反應在體系中連續(xù)發(fā)生，也就是使電流在回；路中流動，必須在陰、陽極之間存在電位差。產(chǎn)生電位差的原因，一種情況是兩個電極上的電化學反應速度不同，造成電子供應和消耗不平衡，即兩個電極表面電位有差異。另一種情況是在兩電極之間加上一外電壓。本章討論的重點是后一種情況，也兼及前一種。

在電冶金反應中，對體系施以外電壓，相當于用電能做“燃料”，推動化學反應繼續(xù)進行。這種燃料的優(yōu)點首推在過程中不向體系引入雜質(zhì)。舉例來說，火法冶金中使用焦炭，不可避免地向反應池中引入

電化學是研究電子導體(或半導體材料)/離子導體(一般為電解質(zhì)溶液)或離子導體/離子導體界面結(jié)構(gòu)、界面變化過程與反應機理的一門科學。生命現(xiàn)象最基本的過程是電荷運動，生物電的起因是由于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在電勢差，很多生命現(xiàn)象如人或動物的肌肉運動、細胞的代謝作用、神經(jīng)的信息傳遞以及細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能都可用電化學原理來解釋。生物電池、心電圖、腦電圖等則是利用電化學方法模擬生物體內(nèi)器官的生理規(guī)律及其變化過程的實際應用。由上可見，電化學是生命科學中最基礎的一門相關學科，因而研究生物電化學具有極其重要的意義。