電化學反應（eleetroehemiealreaetion）在化學反應過程中，分子、原子或離子間發生的電子轉移不是通過粒子間碰撞來實現，而是通過導體來實現的一類氧化還原反應。
基本介紹
- 中文名：電化學轉變
- 外文名：eleetroehemiealreaetion
- 類別：化學反應過程
- 所屬：化學
簡介,過程,
簡介
電化學：研究電能與化學能之間相互轉化及轉化過程中有關現象的科學。套用於電解冶煉與電解精煉及製取金屬和化工產品；化學電源、電鍍防腐、電化學分析、電化學環保等。
電化學反應是在各種化學電池或電解池中實現的。如實現電化學反應所需要的能量由外部電源供給則稱為電解池中的電化學反應；如體系自發地將本身的化學能變成電能，就稱為化學電池中的電化學反應。
電化學反應是在各種化學電池或電解池中實現的。如實現電化學反應所需要的能量由外部電源供給則稱為電解池中的電化學反應；如體系自發地將本身的化學能變成電能，就稱為化學電池中的電化學反應。
過程
電化學反應至少包括兩種電極過程：陽極過程——失去電子發生氧化反應，陰極過程——得到電子發生還原反應，以及液相中的傳質過程對流、電遷及擴散等。
以丹尼爾電池為例，將鋅插在ZnSO‘溶液、銅插在CuSO4溶液中，中間用隔膜分開，外線路用導線聯結，這就構成了一個電池。電池表示法為Zn4ZnSO4溶液}.CuSO4溶液}Cu當電流通過，電池中的電化學反應必然在金屬和溶液界面上發生，電化學中Zn0Zn+++Ze鋅失去電子被氧化成Zn++，發生氧化反應的電極稱為陽極(正電荷由電極進入溶液)，根據電流方向可知電池中發生陽極反應的電位較負，是負極。Cu+++Ze一CuCtl十+得到電子被還原成銅，發生還原反應的電極稱為陰極(正電荷由溶液進入電極)，根據電流方向知陰極電位較正是正極。總的電化學反應為Zn+CuSO4一ZnSO4+Cu在電解池中電流方向與化學電池剛好相反，它發生氧化反應的電極電位較正是正極，而發生還原反應的電極電位較負是負極。由以上反應式可知，在電化學反應中電子是直接作為反應物或產物出現，所以應把它視為具有化學性質的荷電粒子，而不是具有單純電荷性質的粒子。
電化學反應是在電子導體和離子存在的媒介如電解質溶液或熔融鹽的界面上進行的，金屬和電解質溶液之間產生的電位差稱為金屬的電極電位。電極電位產生的原因是由於電極和溶液界面上存在著緊密層和分散層構成的雙電層，其結構用斯特恩模型來描述。根據雙電層模型，任何電極上都進行著氧化還原反應O(氧化態)+”e不=絲R(還原態)設該電極的氧化還原反應可逆，即無電流或只有無限小的電流通過，這時正逆方向反應速度相等，物質與電荷在界面上的交換可逆進行，這類電極稱可逆或平衡電極，其電極電位稱為平衡電極電位(物IR)，用能斯特方程描述物，R二，斷R十In衛立式中p呂，R為當反應物和產物活度為1、溫度在25℃下的電極電位，又稱標準電極電位;ao、Qk分別為氧化態、還原態物質活度;T為絕對溫度;”為反應中電子轉移數;F為法拉第常數。設標準氫電極印氰。電位為零，所有電極體系均以它作標準測定電位，得到的電位為標準電極電位。p。值愈負，表明該物質還原態的還原能力強，如p呈l+ILI二一3.05V;反之，尹值愈正，則其氧化態的氧化能力強，如，OF:，F一=+3.O6V。當電極上有電流通過，電極電位將偏離原有平衡態值，這種現象稱為電極的極化。離開了平衡態的電位稱為不可逆電位。平衡電位與不可逆電位之差稱為過電位刀，是極化大小的量度。刀=p。一p陰極極化電位負移，陽極極化電位正移。電化學極化可用塔菲爾經驗式表示刀=a+bllli式中i為電流密度，a、b為常數。在電極動力學研究中只有切、刀等參數還不夠，從而引進交換電流密度i0。l’0定義為平衡狀態下一個電極體系灸O+e不二二ZR2a在單位時間內單位表面上所交換的電量，即交二ia一i0，ic、ia分別為陰極反應和陽極反應的電流密度。t’0是材料表面電子交換的量度，是電極在平衡狀態下的反應能力，為電極反應可逆性標誌，i0大則刀小，反之i0小則刀大。當電極反應不平衡則有淨電流I通過，I的表達式為、卜f子、、戶刀I一鉀{exp(-伽FRT77)一exP(烏絲互左T稱為色特勒一伏爾默方程，a、刀為能量傳遞係數。上式將電化學反應中淨電流密度與過電位聯繫起來。電化學反應的套用主要是通過能量轉換來實現，如各種電池(原電池、二次電池、燃料電池)和電解池(電沉積、電拋光與加工、金屬生產與精煉、電催化合成)，其他方面如環境淨化、生物電化學、電分析化學、金屬腐蝕與防護等也廣泛套用。
以丹尼爾電池為例，將鋅插在ZnSO‘溶液、銅插在CuSO4溶液中，中間用隔膜分開，外線路用導線聯結，這就構成了一個電池。電池表示法為Zn4ZnSO4溶液}.CuSO4溶液}Cu當電流通過，電池中的電化學反應必然在金屬和溶液界面上發生，電化學中Zn0Zn+++Ze鋅失去電子被氧化成Zn++，發生氧化反應的電極稱為陽極(正電荷由電極進入溶液)，根據電流方向可知電池中發生陽極反應的電位較負，是負極。Cu+++Ze一CuCtl十+得到電子被還原成銅，發生還原反應的電極稱為陰極(正電荷由溶液進入電極)，根據電流方向知陰極電位較正是正極。總的電化學反應為Zn+CuSO4一ZnSO4+Cu在電解池中電流方向與化學電池剛好相反，它發生氧化反應的電極電位較正是正極，而發生還原反應的電極電位較負是負極。由以上反應式可知，在電化學反應中電子是直接作為反應物或產物出現，所以應把它視為具有化學性質的荷電粒子，而不是具有單純電荷性質的粒子。
電化學反應是在電子導體和離子存在的媒介如電解質溶液或熔融鹽的界面上進行的，金屬和電解質溶液之間產生的電位差稱為金屬的電極電位。電極電位產生的原因是由於電極和溶液界面上存在著緊密層和分散層構成的雙電層，其結構用斯特恩模型來描述。根據雙電層模型，任何電極上都進行著氧化還原反應O(氧化態)+”e不=絲R(還原態)設該電極的氧化還原反應可逆，即無電流或只有無限小的電流通過，這時正逆方向反應速度相等，物質與電荷在界面上的交換可逆進行，這類電極稱可逆或平衡電極，其電極電位稱為平衡電極電位(物IR)，用能斯特方程描述物，R二，斷R十In衛立式中p呂，R為當反應物和產物活度為1、溫度在25℃下的電極電位，又稱標準電極電位;ao、Qk分別為氧化態、還原態物質活度;T為絕對溫度;”為反應中電子轉移數;F為法拉第常數。設標準氫電極印氰。電位為零，所有電極體系均以它作標準測定電位，得到的電位為標準電極電位。p。值愈負，表明該物質還原態的還原能力強，如p呈l+ILI二一3.05V;反之，尹值愈正，則其氧化態的氧化能力強，如，OF:，F一=+3.O6V。當電極上有電流通過，電極電位將偏離原有平衡態值，這種現象稱為電極的極化。離開了平衡態的電位稱為不可逆電位。平衡電位與不可逆電位之差稱為過電位刀，是極化大小的量度。刀=p。一p陰極極化電位負移，陽極極化電位正移。電化學極化可用塔菲爾經驗式表示刀=a+bllli式中i為電流密度，a、b為常數。在電極動力學研究中只有切、刀等參數還不夠，從而引進交換電流密度i0。l’0定義為平衡狀態下一個電極體系灸O+e不二二ZR2a在單位時間內單位表面上所交換的電量，即交二ia一i0，ic、ia分別為陰極反應和陽極反應的電流密度。t’0是材料表面電子交換的量度，是電極在平衡狀態下的反應能力，為電極反應可逆性標誌，i0大則刀小，反之i0小則刀大。當電極反應不平衡則有淨電流I通過，I的表達式為、卜f子、、戶刀I一鉀{exp(-伽FRT77)一exP(烏絲互左T稱為色特勒一伏爾默方程，a、刀為能量傳遞係數。上式將電化學反應中淨電流密度與過電位聯繫起來。電化學反應的套用主要是通過能量轉換來實現，如各種電池(原電池、二次電池、燃料電池)和電解池(電沉積、電拋光與加工、金屬生產與精煉、電催化合成)，其他方面如環境淨化、生物電化學、電分析化學、金屬腐蝕與防護等也廣泛套用。
