电解与极化作用

物理化学之电解与极化作用知识梳理，包括电解时电极上的竞争反应、金属的电化学腐蚀、防腐与钝化、化学电池、极化作用等等。

电解与极化作用

• 分解电压
  • 理论分解电压
    • E（理论分解）=E（可逆）
  • 实际分解电压
    • E（分解）=E（可逆）+ΔE（不可逆）+IR
      • ΔE（不可逆）=η（阳）+η（阴）
• 极化作用
  • 浓差极化
    • 是由电解过程中电极附近溶液的浓度和本体浓度有差别所致
    • 极化阻碍电解的发生
      • 极化使阴极更负，得电子能力更弱，需要施加更大的还原力才能驱动阴极发生还原反应。
      • 极化使阳极更正，失电子能力更弱，需要施加更大的氧化力才能驱动阳极发生氧化反应。
  • 电化学极化
  • 极化曲线
    • 电解池中两电极的极化曲线
      • 阳极析出电势变大，阴极析出电势变小。
    • 原电池中两电极的极化曲线
      • 负极析出电势变大，正极析出电势变小
    • 一般来说，析出金属的超电势较小，而析出气体，特别是氢、氧的超电势较大。
  • 氢超电势
    • Tafel公式
• 化学电池
  • 一次电池
  • 燃料电池
  • 二次电池
• 金属的电化学腐蚀、防腐与钝化
  • 金属的电化学腐蚀
    • 化学腐蚀
      • 金属表面与介质如气体或非电解质溶液等因化学作用而引起的腐蚀，无电流产生。
    • 电化学腐蚀
      • 金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而是金属发生腐蚀。
      • 分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
  • 金属的防腐
    • 非金属保护层
    • 金属保护层：电镀
    • 电化保护
      • 保护器保护（牺牲阳极保护法）
      • 阴极电保护
      • 阳极电保护
    • 加缓蚀剂保护
    • 制成耐腐合金
  • 金属的钝化
• 电解时电极上的竞争反应
  • 金属的析出与氢的超电势
    • 阳极上的反应
      • 阴极上，电势越正，氧化态愈先还原析出。阳极上，电势越负，还原态愈先析出。
    • 分解电压
  • 金属离子的分离
    • 通过控制电压的大小使金属离子分步析出分离
      • 其中，
    • 要形成合金则需要调整金属离子的浓度，使其具有相同的析出电势。