電化學(xué)第二章

電化學(xué)第二章第1頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章電解質(zhì)溶液（理論）

2.1離子水化2.2

電解質(zhì)活度和離子活度（濃度）2.3離子在化學(xué)勢(shì)梯度作用下的運(yùn)動(dòng)——擴(kuò)散2.4離子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)——電遷移第2頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2—1離子水化常見(jiàn)電解質(zhì)溶液：以電解質(zhì)與水形成的電解質(zhì)水溶液的特性：主要由水及電解質(zhì)所形成的離子所反應(yīng)出來(lái)。表現(xiàn)在兩個(gè)方面：離子與水分子間的相互作用離子與離子間的相互作用一.兩類(lèi)電解質(zhì)第3頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.電解質(zhì)的概念:有能力在水溶液中形成自由移動(dòng)之離子的物質(zhì)。2.電解質(zhì)的種類(lèi)（1）按結(jié)構(gòu)分a.電解質(zhì)是離子鍵化合物，其自身就是由離子組成的離子晶體，稱(chēng)之為真實(shí)的電解質(zhì)。b.電解質(zhì)是共價(jià)化合物，它本身并不是離子，只是在一定條件下通過(guò)溶質(zhì)與溶劑間的化學(xué)作用才能使之解離成離子，這類(lèi)電解質(zhì)稱(chēng)為可能的電解質(zhì)。第4頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）解離度的大小分：強(qiáng)電解質(zhì)：解離度大于30%的電解質(zhì)為強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)：解離度小于3%的電解質(zhì)為弱電解質(zhì)（3）電解質(zhì)在溶液中的狀態(tài)分：非締合式電解質(zhì)：溶液中的溶質(zhì)全部以單個(gè)的可以自由移動(dòng)的離子形式存在。締合式電解質(zhì)：溶液中的溶質(zhì)除了單個(gè)的可自由移動(dòng)外，還存在以化學(xué)鍵結(jié)合的未解離的分子，或者是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的離子靠靜電作用而形成的締合體。第5頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.水的結(jié)構(gòu)1.水分子中氧原子的SP3雜化軌道2.O-H鍵的形成，鍵角（104.5°）3.水分子的極性：極性分子，偶極距：6.17×10-30C·m4.氫鍵:是具有飽和性和方向性的分子間力，鍵能僅為18.8kJ.mol-15.流冰結(jié)構(gòu)及其與氫鍵的關(guān)系

第6頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.水化焓1.離子水化:由于離子在水中出現(xiàn)而引起水結(jié)構(gòu)上的總體變化包括兩部分a.離子體積增大，運(yùn)動(dòng)困難b.稍遠(yuǎn)水分子也受到離子電場(chǎng)的影響，原有結(jié)構(gòu)遭破壞2.離子的溶劑化焓一定的溫度下，1mol自由氣態(tài)離子由真空中轉(zhuǎn)移到大量溶劑中形成無(wú)限稀釋溶液過(guò)程的焓變。第8頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月晶體：Uo：升華熱（焓）；ΔHB：晶體直接溶解焓如果溶液中存在正負(fù)兩種離子：四.離子水化數(shù)1.電場(chǎng)作用空間：離子周?chē)嬖谝粋€(gè)對(duì)分子有明顯作用的電場(chǎng)空間2.離子水化數(shù)：電場(chǎng)作用空間內(nèi)含有的水分子數(shù)第9頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.離子水化層結(jié)構(gòu)：a.原子化或化學(xué)水化b.二級(jí)水化或物理水化§2-2電解質(zhì)活度和離子活度一.活度的基本概念兩大定律拉烏爾亨利溶劑溶質(zhì)無(wú)限稀釋時(shí)，（1）第10頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此時(shí)溶液不適應(yīng)（1）式溶劑溶質(zhì)不同表達(dá)式以摩爾分?jǐn)?shù)標(biāo)度的活度系數(shù)以物質(zhì)的量濃度標(biāo)度的活度系數(shù)以質(zhì)量摩爾濃度標(biāo)度的活度系數(shù)第11頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三種活度系數(shù)間的關(guān)系：二.離子活度和電解質(zhì)活度主要是考核電解質(zhì)電離成離子后，離子的活度與活度系數(shù)第12頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

令

則有第13頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電解質(zhì)活度a,則有另外有第14頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.離子強(qiáng)度定律1921年，路易斯（Lewis）總結(jié)了一個(gè)規(guī)律1.電解質(zhì)活度系數(shù)有關(guān)的無(wú)關(guān)的：平均活度系數(shù)r±溶液中總的離子濃度和離子電荷離子本性2.定律：a.離子強(qiáng)度I:第15頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b.活度系數(shù)與離子強(qiáng)度關(guān)系A(chǔ)只與溫度有關(guān)，該式只適用于I<0.01四.粒子間相互作用與活度系數(shù)1.離子氛理論的應(yīng)用2.離子水化的影響第16頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2.3離子在化學(xué)勢(shì)梯度作用下的運(yùn)動(dòng)——擴(kuò)散2.3.1穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散在溶液體內(nèi)進(jìn)行著各種過(guò)程與時(shí)間無(wú)關(guān)，就是穩(wěn)態(tài)過(guò)程。化學(xué)勢(shì)：（C1>C2）功：第17頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月或：（1mol）（cmol）擴(kuò)散流量（菲克第一定律）第18頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散系數(shù)：D=理想狀態(tài)，BRT非理想狀態(tài)，2.3.2非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散在溶液中，擴(kuò)散量隨時(shí)間而變化的過(guò)程，稱(chēng)為非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散或暫態(tài)過(guò)程。（菲克第二擴(kuò)散定律）第19頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的對(duì)比1.公式：c=f（x）穩(wěn)態(tài)c=f（x，t）非穩(wěn)態(tài)2.物質(zhì)的任何存在形式，對(duì)于穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)來(lái)說(shuō)公式都是適用的。第20頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2.4離子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)——電遷移電遷移：離子在電場(chǎng)力推動(dòng)下進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。電遷流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積上通過(guò)的離子摩數(shù)。2.4.1電導(dǎo)率與當(dāng)量電導(dǎo)率1.電導(dǎo)率：a.基本概念導(dǎo)體面積A和長(zhǎng)度均為1時(shí)的電導(dǎo)。單位為s.m-1b.影響因素：電解質(zhì)本質(zhì)，溶劑，溫度，溶液的濃度等。第21頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.摩爾電導(dǎo)率（）a.基本概念：在兩個(gè)距離為單位長(zhǎng)度的平行板電極間的溶液中含有1mol電解質(zhì)時(shí)，溶液所具有的電導(dǎo)率就是摩爾電導(dǎo)率。第22頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在兩個(gè)距離為單位長(zhǎng)度的平行板電極間的溶液中含有1N電解質(zhì)時(shí)，溶液所具有的電導(dǎo)率就是當(dāng)量電導(dǎo)率：b.無(wú)限稀溶液的當(dāng)量電導(dǎo)率：隨溶液濃度而趨近于一極限值c.柯勞許經(jīng)驗(yàn)式式中是個(gè)常數(shù)第24頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2離子常用淌度與絕對(duì)淌度1.淌度：?jiǎn)挝浑妶?chǎng)強(qiáng)度下離子的遷移速度，可稱(chēng)為離子常用淌度，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為離子淌度。

或2.當(dāng)量電導(dǎo)率與離子淌度關(guān)系

或第25頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.電場(chǎng)作用下的絕對(duì)淌度a.基本概念：?jiǎn)挝浑妶?chǎng)力作用下離子的運(yùn)動(dòng)速度b.表達(dá)式也表達(dá)出了絕對(duì)淌度與常用淌度的關(guān)系第27頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3離子淌度與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系1.離子擴(kuò)散系數(shù)與絕對(duì)淌度表達(dá)式正離子

負(fù)離子第28頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.離子擴(kuò)散系數(shù)與常用淌度的關(guān)系表達(dá)式正離子

負(fù)離子第29頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.通用式a.表達(dá)式：b.只考慮了庫(kù)侖力的作用，其他力沒(méi)有考慮2.4.4離子遷移系數(shù)1.遷移數(shù)：溶液中離子所傳送的電流量份額的大小，用t表示。第30頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.表達(dá)式：3.遷移數(shù)的和：無(wú)論溶液中存在幾種離子，所