intTypePromotion=1

Bài giảng Điện hóa lý thuyết - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên

Chia sẻ: Le Thanh Hai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:182

0
88
lượt xem
12
download

Bài giảng Điện hóa lý thuyết - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Bài giảng Điện hóa lý thuyết giới thiệu đến các bạn những nội dung về: Các khái niệm và hiện tượng cơ bản, lớp điện tích kép, động học quá trình điện cực, các phương pháp nghiên cứu động học quá trình điện cực,...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện hóa lý thuyết - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT HƢNG YÊN<br /> Khoa Công nghệ hóa học và Môi trƣờng<br /> <br /> BÀI GIẢNG ĐIỆN HÓA LÝ THUYẾT<br /> <br /> Biên soạn: Tập thể tác giả Bộ môn công nghệ hóa học<br /> <br /> Hƣng Yên năm 2010<br /> <br /> CHƢƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VÀ HIỆN TƢỢNG CƠ BẢN<br /> 1.1. Điện hóa: Sự hình thành và lịch sử phát triển<br /> Điện hóa học đƣợc ra đời từ rất sớm. Năm 1799 Alexandro Volta lần đầu<br /> tiên chế tạo ra pin hoạt động đƣợc, trƣớc đấy Luigi Galvani đã có nhiều thí nghiệm<br /> trên đùi ếch, các cơ chúng co lại khi chạm vào kim loại khác nhau. Vào những năm<br /> 30 của thế kỷ 18, Michael Faraday là ngƣời đầu tiên đƣa ra khả năng phân ly thành<br /> ion của chất điện ly, song theo ông sự hình thành ion trong dung dịch chất điện ly<br /> là do tác dụng của điện trƣờng ngoài, Michael Faraday phát hiện ra định luật cơ<br /> bản về điện hóa. Về sau năm 1881 Arrenius đã khẳng định sự phân ly các chất<br /> thành ion trong dung dịch không chỉ khi có mặt của điện trƣờng, điều này có ý<br /> nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của ngành điện hóa. Năm 1929: Jaroslav<br /> Heyrovský nghiên cứu về phƣơng pháp cực phổ và nhận đƣợc giải Nobel hóa học<br /> cho công trình này vào năm 1959. Năm 1969: tế bào nhiên liệu hiđrô đã đƣợc<br /> nghiên cứu và dùng trong chƣơng trình Apollo, chúng không chỉ là nguồn điện mà<br /> còn cung cấp cả nƣớc cho phi hành đoàn. Ngày nay điện hóa đã trở thành một<br /> ngành khoa học độc lập có trình độ lý thuyết cao và có nhiều ứng dụng vào sản<br /> xuất đặc biệt là trong các ngành công nghệ cao.<br /> Đối tƣợng nghiên cứu của điện hóa ngày nay đã vƣợt xa khỏi phạm vi các<br /> hiện tƣợng liên quan đến sự chuyển hóa hóa năng thành điện năng và ngƣợc lại. Nó<br /> nghiên cứu tất cả những hiện tƣợng xảy ra trên bề mặt gianh giới pha ở đó tồn tại<br /> lớp điện tích kép, nhờ vậy mà đã giải thích đƣợc nhiều hiện tƣợng không có liên<br /> quan gì đến sự chuyển hóa giữa hóa năng và điện năng.<br /> 1.2. Phân cực điện cực: Năng lƣợng của electron trong quá trình phân cực<br /> 1.2.1. Một số khái niệm<br /> Mạch điện hóa: là mạch điện trong đó tồn tại ít nhất một pha dẫn điện loại 2<br /> (bình điện phân).<br /> Phản ứng điện hóa là phản ứng xảy ra trên gianh giới giữa hai pha điện cực<br /> và dung dịch trong đó có sự thay đổi điện tử. Phản ứng điện hóa là phản ứng dị thể<br /> xảy ra trên bề mặt tiếp xúc pha.<br /> <br /> 1<br /> <br /> Khi có một điện cực nhúng vào trong dung dịch điện ly và muối của nó, điện<br /> cực đó tồn tại một điện thế cân bằng  0 (cân bằng)<br />   0 <br /> <br /> Ox<br /> RT<br /> ln<br /> nF [Re d ]<br /> <br /> Red: Chất khử<br /> Ox: Chất oxy hóa<br /> <br /> Hình 1.1: Điện cực Ni nhúng vào dung dịch chứa ion Ni2+<br /> Quá trình phân cực điện cực là quá trình đƣa điện thế điện cực ra khỏi điện<br /> thế cân bằng (ra khỏi giá trị điện thế cân bằng)<br /> Quá trình phân cực điện cực chỉ đƣợc thiết lập trên cơ sở hệ điện hóa (hay<br /> bình điện hóa tiêu chuẩn có ba điện cực) đƣợc mô tả nhƣ hình vẽ. Trong đó:<br /> WE: Điện cực nghiên cứu<br /> CE: Điện cực đối<br /> RE: Điện cực so sánh<br /> A- Dòng điện đi qua điện cực<br /> Điện thế  thể hiện mối quan hệ giữa điện cực làm việc với điện cực so sánh thể<br /> hiện trên vôn kế V<br /> <br /> 2<br /> <br /> Hình 1.2: Hệ điện hóa ba điện cực<br /> Đường cong phân cực là đƣờng cong mô tả mối quan hệ giữa điện thế điện<br /> cực  và dòng điện.<br /> i(A/cm2)<br /> <br /> cb<br /> <br /> (V)<br /> <br /> Hình 1.3. Dạng của đường cong phân cực<br /> Phân cực anot là quá trình làm chuyển dịch điện thế điện cực về phía dƣơng<br /> hơn so với điện thế điện cực cân bằng<br /> 3<br /> <br /> Phân cực catot: là quá trình làm chuyển dịch điện thế điện cực về phía âm<br /> hơn so với điện thế cân bằng (Quá trình khử trong điện hóa gọi là quá trình catot,<br /> quá trình oxi hóa trong điện hóa là quá trình anot)<br /> Quá trình phân cực dương là quá trình chuyển dịch điện thế từ phía giá trị<br /> thấp về phía giá trị cao.<br /> Quá trình phân cực âm là quá trình chuyển điện thế từ giá trị cao đến giá trị<br /> thấp hơn.<br /> Dòng Faraday và nonfaraday: Trƣớc khi quá trình chuyển điện tích xảy ra,<br /> xảy ra quá trình tạo lớp kép. Trong quá trình tạo lớp kép điện tích chuyển qua bề<br /> mặt phân chia điện cực. Dòng e chuyển động trên dây dẫn để phân bố lại điện cực<br /> đƣợc gọi là dòng Inon-faraday. Nếu biến thiên điện thế đến một giá trị nào đó thì dòng<br /> e chuyển đến bề mặt điện cực lớn có năng lƣợng cao quá trình kết tủa xảy ra.<br /> Nhƣ vậy dòng e đƣợc chia làm hai phần:<br /> + Tạo lớp kép để tập trung e trên bề mặt kim loại đồng thời tập trung ion (+)<br /> gọi là dòng non- Faraday Inon-faraday.<br /> + Phần e để tạo kết tủa kim loại gọi là dòng Faraday IFaraday<br /> - Dòng tổng It=Ifaraday+Inon-faraday<br /> 1.2.2. Năng lƣợng của electron trong quá trình phân cực<br /> E<br /> Năng lƣợng tự<br /> Gibbs<br /> do Gibbs<br /> <br /> Dải dẫn<br /> LUMO<br /> <br /> h<br /> <br /> Eg : năng lƣợng dải trống<br /> <br /> Gờ năng lƣợng<br /> <br /> HOMO<br /> Dải hóa trị<br /> Hình 1.4. Cấu trúc năng lượng dải electron<br /> <br /> HOMO: obital phân tử chiếm giữ năng lƣợng cao nhất<br /> LUMO: obital phân tử chiếm giữ năng lƣợng thấp nhất<br /> 4<br /> <br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2