㈠ 电化学电极原理
工作电极
用来发生所需要的电化学反应或响应激发信号,在测量过程中溶液本体浓度发生变化的体系的电极。如电解分析中的阴极等。
参比电极
用来提供标准电位,电位不随测量体系的组分及浓度变化而变化的电极。这种电极必须有较好的可逆性、重现性和稳定性。常用的参比电极有SHE、Ag/AgCl、Hg/Hg2Cl2电极,尤以SCE使用得最多。
辅助电极--或对电极
在电化学分析或研究工作中,常常使用三电极系统,除了工作电极,参比电极外,还需第三支电极,此电极所发生的电化学反应并非测示或研究所需要的,电极仅作为电子传递的场所以便和工作电极组成电流回路,这种电极称为辅助电极或对电极。
研究的是工作电极,只有精确地测定工作电极的电位,才能够考察电位同电化学反应,吸附等界面反应的规律。
至于辅助电极和工作电极之间的联系,主要是在于构建电化学反应平衡,另外要 保证辅助电极不要影响到工作电极。
而确定辅助电极和工作电极之间的电位,用电压表就ok了,不需要双参比电极分别确定两电极电位。
三电极体系含两个回路,一个回路由工作电极和参比电极组成,用来测试工作电极的电化学反应过程,另一个回路由工作电极和辅助电极组成,起传输电子形成回路的作用。
㈡ 电化学 电极反应方程式 沉淀符号
如果给你图视,先分析正负极,再根据正副反应规律写出反应式.如果给你总反应式,就根据是氧化还是还原写咯.
至于写式子,就是离子方程加上电子得或失,注意电子守恒.
得电子就加,失就减;电子符号:得电子为副,失则正.
总反应式就是两极反映式相加.
第一,只要是化学反应就一定符合质量守恒定律,当然电化学反应也不例外,也就是说,反应方程式要配平。(这是最后一步要做的事情)
第二,电化学反应一般发生在电解质溶液中,所以一定存在电离、水解和离子间反应等,所以一定符合电荷守恒规律,也就是说,反应前后总带电荷数不变。(这会在写电化学反应的离子方程式是遇到,应在配平后验证)。
第三,也是最重要的,电化学反应一定有电子得失、元素的化合价升降,即属于氧化还原反应,因此一定符合得失电子总数守恒规律。
具体写电化学反应方程式的做法应当是:
首先,确定哪里是原电池的正负极或电解池的阴阳极,这主要根据元素的氧化还原性(金属活泼性)或离子(团)的放电顺序决定。在原电池中,两(或多)种金属中谁活泼谁作负极,即发生氧化反应,失电子;另一种最不活泼的金属做正极,而电解液的阳离子(注意:不是该种金属)发生还原反应,得电子。在电解池中,两(或多)种阳离子谁放电顺序在前,谁作阴极,发生还原反应,得电子;两(或多)种阴离子谁放电顺序在前,谁作阳极,发生氧化反应,失电子。(注意:电解池中如果是水溶液要考虑水电离出来的氢离子和氢氧根离子)
放电顺序:阳离子:与金属活动性顺序表正好相反(并参考元素周期律):pt2+>au3+>ag+>hg2+>fe3+>cu2+>h+>pb2+>sn2+>fe2+>zn2+>al3+>mg2+>na+>ca2+>k+>nh4^+>sr2+>rb+>ba2+>cs+
阴离子:p3->s2->i->br->cl->oh->所有含氧酸根离子>f-
其次,写出电极半反应。注意:电荷守恒。如:cu2+
+2e
==
cu,
4oh-
==
o2(上升符号)+
2h2o
+4e
最后,相加合并两个半反应。
或者可以直接先确定整个反应的氧化剂和还原剂,并明晰其氧化产物和还原产物,然后按照氧化还原反应的配平方法配平,即可。
㈢ 电化学分析中常用的工作电极有哪些
碳棒电极、Pt电极、钛电极,有时也有Cu电极,等等。
根据电极的组成体系和作用机理不同分类
指示电极:电极电位随被测电活性物质活度变化的电极.
以金属为基体,共同特点是电极上有电子交换发生的氧化还原反应.可分为以下四种: (一) 第一类电极(Electrode of the first kind):亦称金属基电极(M Mn+)
电极反应: M n++n e-= M
电极电位: E = E° + 0.059V /n lg α M n+
要求: 0(Mn+/M)> 0,如Cu,Ag,Hg 等;其它元素,如Zn,Cd,In,Tl,Sn,虽然它们的电极电位较负,因氢在这些电极上的超电位较大,仍可做一些金属离子的指示电极.
特点:因下列原因,此类电极用作指示电极并不广泛
a)_选择性差,既对本身阳离子响应,亦对其它阳离子响应;
b)_许多这类电极只能在碱性或中性溶液中使用,因为酸可使其溶解;
c)_电极易被氧化,使用时必须同时对溶液作脱气处理
d) 一些硬金属,如Fe,Cr,Co,Ni.其电极电位的重现性差;
e) pM-aMn+作图,所得斜率与理论值(-0.059/n)相差很大,且难以预测;
较常用的金属基电极有:Ag/Ag+,Hg/Hg22+(中性溶液);Cu/Cu2+,Zn/Zn2+,Cd/Cd2+,Bi/Bi3+,Tl/Tl+,Pb/Pb2+(溶液要作脱气处理). 电极反应: MX n + n e- = M + n X -
电极电位: E = E° MX n/ M - 0.059V lg α X -
此类电极可作为一些与电极离子产生难溶盐或稳定配合物的阴离子的指示电极; 如对Cl-响应的Ag/AgCl和Hg/Hg2Cl2电极,对Y4-响应的Hg/HgY(可在待测EDTA试液中加入少量HgY)电极.
但该类电极最为重要的应用是作参比电极. 其中MX,NX是难溶化合物或难离解配合物.举例如下.
Ag/Ag2C2O4,CaC2O4,Ca2+
电极反应:Ag2C2O4+2e==2Ag+ + C2O42-
电极电位: E = K+ 0.059 /2lg α Ca2+
因为:
代入前式得:
简化上式得:
可见该类电极可指示Ca2+活度的变化.
对于难离解的配合物,如Hg/HgY,CaY,Ca2+电极
电极反应:HgY2- + 2e ===Hg + Y4-
电极电位:
式中比值aHgY/aCaY 可视为常数,
因此得到:
同上例,该电极可用于指示Ca2+活度的变化(测定时,可在试液中加入少量HgY). 零类电极(Metallic redox indicators),亦称惰性电极.电极本身不发生氧化还原反应,只提供电子交换场所.
如Pt/Fe3+,Fe2+电极,Pt/Ce4+,Ce3+电极等.
电极反应:Fe3+ + e === Fe2+
电极电位: E = E° + 0.059V lg (α Fe3+/ α Fe 2+)
可见 Pt 未参加电极反应,只提供Fe3+及Fe2+之间电子交换场所. 具有敏感膜并能产生膜电位的电极,称为膜电极,它以固体膜或液体膜为探头,其膜电位是由于离子交换或扩散而产生,而没有电子转移,其膜电位与特定的离子活度的关系式符合能斯特公式.
主要由离子选择性膜、内参比电极和内参比溶液组成。根据膜的性质不同,离子选择性电极可分为非晶体膜电极、晶体膜电极和敏化电极等
此外还有:微电极和修饰电极
根据电极所起的作用分类
(一) 指示电极和工作电极
在电化学测试过程中,溶液主体浓度不发生变化的电极,称为指示电极.如果有较大电流通过,溶液的主体浓度发生显著的变化的电极,称为工作电极.
电位分析法中离子选择性电极为指示电极,在电解分析和库仑分析中所用的铂电极为工作电极.
定义:与被测物质无关,电位已知且稳定,提供测量电位参考的电极,称为参比电极.前述标准氢电极可用作测量标准电极电位的参比电极.但因该 种电极制作麻烦,使用过程中要使用氢气,因此,在实际测量中,常用其它参比电极来代替.
1,甘汞电极(Calomel electrode)
定义:甘汞电极由汞,Hg2Cl2和已知浓度(0.1,3.5,4.6M)的KCl溶液组成.
电极组成:Hg Hg2Cl2,KCl(xM) ; 如下图所示.
(二)参比电极
图8.7 甘汞电极 (a)233型;(b)217型
1-导线;2-加液口;3-KCI溶液;4-素烧瓷芯;5-铂丝
6-Hg;7-Hg2CI2
可见,电极电位与Cl-的活度或浓度有关.当Cl 浓度不同时,可得到具有不同电极电位的参比电极.(注意:饱和甘汞电极指 KCl 浓度为4.6M)
电极反应:Hg2Cl2(s) + 2e == 2Hg(l) + 2Cl-
电极电位:
特点:
a) 制作简单,应用广泛;
b) 使用温度较低(<40oC).但受温度影响较大.(当T从20oC 25oC时,饱和甘汞电极位从0.2479V 2444V,E=0.0035 V);
c) 当温度改变时,电极电位平衡时间较长;d) Hg(II)可与一些离子产生反应.
阻抗高,电流小,KCl渗漏少
适宜于水溶剂
阻抗小,有渗漏,接触好
适宜非水溶液及粘稠液
图8.8 甘汞电极
2,Ag/AgCl电极
定 义:该参比电极由插入用AgCl 饱和的一定浓度(3.5M或饱和KCl溶 液)的 KCl 溶液中构成.
电极组成:Ag AgCl,(xM)KCl
电极反应:AgCl + e == Ag + Cl-
电极电位:
构 成:同甘汞电极,只是将甘汞电极内管中的(Hg,Hg2Cl2+饱和KCl) 换成涂有AgCl的银丝即可.
特 点:a) 可在高于60oC的温度下使用;
b) 较少与其它离子反应(但可与蛋白质作用并导致与待测物界面的堵塞)
银-氯化银电极
在银丝或铂丝上镀一层纯银,将其洗净后,以其为阳极置于lmol/LHCI中,电解约 0.5 h,这时在电极上覆盖一层淡紫色的AgCI层,再将其放在用AgCI饱和的Cl-溶液,即制得银一氯化银电极.
图8.9银-氯化银电极
1-导线;2-Ag-AgCI丝;3-KCI溶液;4-素烧瓷芯
三,参比电极使用注意事项
1)电极内部溶液的液面应始终高于试样溶液液面!(防止试样对内部溶液的污染或因外部溶液与Ag+,Hg2+发生反应而造成液接面的堵塞,尤其是后者,可能是测量误差的主要来源)
2)上述试液污染有时是不可避免的,但通常对测定影响较小.但如果用此类参比电极测量K+,Cl-,Ag+,Hg2+ 时,其测量误差可能会较大.这时可用盐桥(不含干扰离子的KNO3或Na2SO4)来克服.
(三)辅助电极或对电极
(四)极化电极和去极化电极
在电解过程中,插入试液中电极的电位完全随着外加电压的变化而变化或当电极的电位改变很大而电流改变很小时,这类电极称为极化电极.如普通极谱中所用的滴汞电极.当电极电位不随着外加电压的变化而变化,或当电极的电位改变很小而电流改变很大时,这类电极称为去极化电极.如电位分析法中饱和甘汞电极和离子选择性电极.
它们提供电子传递的场所,当通过电流很小时,一般直接由工作电极和参比电极组成电池,但当电流较大时需采用辅助电极构成三电极系统来测量.
㈣ 电化学电池中的电极材料是
C 最好的就是既是来电子导体又是自离子导体的混合导体。电极必须是电子导体就不用多说了,因为需要传输电荷。在充放电过程中,想要电极深层次的活性物质与电解液发生反应,一方面有介孔等结构,另一方面,良好的离子导体同样有利于电解液中离子电荷在电极深层的快速传输。
所以,最理想的就是混合传输电极。
㈤ 在电化学中电极表面的氧化还原反应受表面控制是什么意思
逆向反应自发进行:查表知,△Gφ为正值,如果电池的标准电动势 >0,Fe 是还原剂:Br 是氧化剂,在标准状态下,氧化还原反应正向自发进行的倾向愈大,则用该状态下的电动势来判断,当氧化剂电对的电势大于还原剂电对的电势时1.根据Eφ值,则此氧化还原反应就能自发进行。 任何一个氧化还原反应。当由氧化还原反应构成的电池的电动势Eφ池大于零时: △Gφ = -nFEφ池 当Eφ池 为正值时。 [例2] 试判断反应 Br + 2Fe 2Fe +2Br 在标准状态下进行的方向。 电池通过氧化还原反应产生电能。也就是说。在非标准状态下。E或Eφ愈是较大的正值.066V 由反应式可知。 从原电池的电动势与电极电势之间的关系来看,判断标准状况下氧化还原反应进行的方向,上式可写成.771V Br + 2e 2Br = +1;如果电池的标准电动势 <0,电池电动势也是判断氧化还原反应能否进行的判据,原则上都可以设计成原电池,在标准状态下氧化还原反应正向自发进行, 则电池反应能自发进行。 从热力学讲电池电动势是电池反应进行的推动力,才能满足E >0的条件,氧化剂所在电对的电极电势必须大于还原剂所在电对的电极电势:Fe + e Fe = +0。在恒温恒压下,在标准状态下反应正向非自发进行。 通常条件下,通常指的是正向反应,△Gφ为负值,体系的自由能降低。由氧化还原反应组成的原电池.066-0,氧化还原反应总是由较强的氧化剂与还原剂向着生成较弱的氧化剂和还原剂方向进行;当Eφ池为负值时。 故上述电池反应的 = +1。利用原电池的电动势可以判断氧化还原反应进行的方向。从电极电势的数值来看.771=0,逆向反应自发进行的倾向愈大。E池或Eφ池愈是较大的负值。因此: -△G=W电=QE=nFE池 即△G=-nFE池 在标准状态下,判断氧化还原反应进行方向。在判断氧化还原反应能否自发进行时,反应才可以进行,氧化还原反应才能自发地向正反应方向进行,自由能的降低值(-△G)等于电池可能作出的最大有用电功(W电),只有 > 时。反应以“高电势的氧化型氧化低电势的还原型”的方向进行, 则电池反应不能自发进行。 2.根据电池电动势Eφ池值。 解
㈥ 电化学溶解
金属硫化矿物在一定条件下可被溶解,溶解的方式可是机械溶解、化学溶解、生物溶解及电化学溶解等,而埋藏较深的金属硫化矿物则大多以电化学溶解为主。
什么是电化学溶解呢?对原电池来说,现以丹尼尔电池为例(图2-1),当用导线将两个电极接通,在两极上将进行如下反应:
锌极(负极或阳极)Zn→Zn2++2e
铜极(正极或阴极)Cu2++2e→Cu
图2-1 丹尼尔电池示意图
(据江琳才,1979)
在锌极上锌原子放出电子被溶解而变成Zn2+进入溶液,锌电极上积累的电子通过导线而流到铜电极上使Cu2+在铜电极上接受电子而析出金属铜。对于原电池,如电极参与电极反应,则在电池工作过程中,负极发生氧化反应而被溶解,即通常所说的阳极溶解。
对于电解池来说,当电解池上的外加电压由小到大逐渐变化时,可以造成电解池阳极电位逐渐升高,同时也造成阴极电位逐渐降低。从整个电解池的角度来说,只要外加电压加大到分解电压的数值,电解反应即开始进行;从各个电极的角度来说,只要电极电位达到对应离子的“析出电位”,则电解的电极反应即开始进行。各种离子的析出电位可通过公式计算。
对阴极反应,在阴极上发生的是还原反应,即金属离子还原成金属或H+还原成H2。由于各种金属的过电位一般较小,可近似地用φ可逆代替析出电位,但对气体反应,特别是氢气的生成其析出电位一定要把过电位考虑进去。如果电解液中含有多种金属离子,则电极电位越高的离子,越易获得电子而还原成金属。
对阳极反应,在阳极发生的是氧化反应。析出电位越低的离子,金属越易在阳极上放出电子而被氧化。
如果阳极材料是Pt等惰性金属,它在电解过程起到惰性电极作用。电解时的阳极反应只能是负离子或低价金属离子放电,即Cl-、Br-、I-、OH-或Fe2+等离子被氧化成Cl2、Br2、I2、O2和Fe3+。如电极材料是Zn、Cu或金属硫化产物,则电解时阳极反应可能是电极溶解为金属离子,即通常所说的阳极溶解,当然阳极反应还可能是OH-等负离子放电生成O2。
㈦ 铜的电化学腐蚀正极电极材料是什么
(1)铜板上铁铆钉处容易生锈,是因为金属铁、铜、潮湿的空气形成了原电池,内其中活泼金属铁发容生了吸氧腐蚀的结果,在该原电池的正极上是氧气得电子的过程,故答案为:电化学(或吸氧);铁;O2+4e-+2H2O═4OH-;(2)在铜、锌、硫酸原电池中,活。
㈧ 求教电化学高手 电极打磨详细步骤
不清来楚你说的是什么电极。我就以玻碳源电极为例来说一下,测试结束后,用脱脂棉轻轻地把玻碳表面的材料拭去。
麂皮+抛光粉为打磨材料
a)准备好干净的麂皮,在其上撒一撮抛光粉(好像有Mg(OH)抛光粉)不用摊开。
b)滴几滴去离子水于抛光粉上。
c)玻碳电极在抛光粉上打磨,打磨时,手持电极画“8”字,这样电极表面不易局部磨损太严重。
d)冲洗掉电极表面的抛光粉,放大镜观察表面是否有划痕,没有的话就打磨好了;若是有划痕则继续打磨。
㈨ 铜的电化学腐蚀正极电极材料是什么
(1)铜板上铁铆钉处容易生锈,是因为金属铁、铜、潮湿的空气形成了原电池内,其中活泼金属铁发容生了吸氧腐蚀的结果,在该原电池的正极上是氧气得电子的过程,故答案为:电化学(或吸氧);铁;O2+4e-+2H2O═4OH-;(2)在铜、锌、硫酸原电池中,活。
㈩ 电化学中的阳极负极
反应来Zn+Br2=ZnBr2的阳极反源应是:
Zn-2e=Zn(2+)
所有阳极反应都是失电子的.所有负极反应都是得电子
因为,电流是由阳极流向阴极的,阳极金属在阳极附近失去电子后变成正离子,
并向阴极移动,提供定向运动电荷形成电流.
同时,阴极附近溶液中的正离子得到电子形成金属固体附在阴极上,以使溶液中
的正离子浓度保持不变.
ok!!!呵呵