電化學有哪些應用領域電化學有哪些應用領域

2021-03-07 09:07:52 字數 3242 閱讀 5187

1樓:匿名使用者

電化學的應用領域:

1、電解工業,其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的;鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;

2、機械工業要用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整;

3、環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等汙染物;

4、化學電源;

5、金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題;

6、許多生命現象如肌肉運動、神經的資訊傳遞都涉及到電化學機理;

7、應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

電化學(electrochemistry)作為化學的分支之一,是研究兩類導體(電子導體,如金屬或半導體,以及離子導體,如電解質溶液)形成的接介面上所發生的帶電及電子轉移變化的科學。傳統觀念認為電化學主要研究電能和化學能之間的相互轉換,如電解和原電池。但電化學並不侷限於電能出現的化學反應,也包含其它物理化學過程,如金屬的電化學腐蝕,以及電解質溶液中的金屬置換反應。

利用電化學手段分離溶液中的金屬離子、有機分子的方法,共分四類:

1、控制電位的電解分離法

當溶液中存在兩種或兩種以上的金屬離子時,如果它們的還原電位相近,□例如cu□(標準電極電位□□=+0.345伏)和bi□(□□=0.2伏),則在電解時都會還原析出,達不到分離的目的。

圖1兩種金屬離子a和b的分解電位表示,如果控制陰極電位為□,則金屬離子a可產生強度為□的電流,即可被還原;而金屬離子b的電流強度極小,即幾乎不能被還原,這樣即可達到分離目的,並分別測定a和b。在電解過程中,陰極電位□□□是在不斷變化的,□□=□式中□□為標準電極電位;□□為氣體常數;□為熱力學溫度;□為電極過程電子轉移數;□為法拉第常數;□為離子活度;□□為陰極超電壓。電解時,離子濃度不斷降低,□□的負值不斷增加,以致b也被電解出來。

為了控制陰極電位,要用圖2控制電位的線路的線路隨時調整外加電壓。,e□是鉑絲對電極,e□是參比電極(飽和甘汞電極)。選定的e□的電位(相對於e□)可從電位計v讀出,電解電流從毫安計a讀出,在電解過程中不斷調整電阻□以保持陰極電位不變。

至於選擇什麼電位要看實驗條件,例如在分別測定cu□和bi□時,由於兩者電位太相近,需要在溶液中加入酒石酸,調節ph=5.8~6.0,bi□與酒石酸生成的絡合物比cu□的穩定得多,使兩者的分解電壓相差得大一些,然後再加入適量的肼,以加速cu□的還原。

在這種條件下,控制陰極電位為-0.30伏,銅先電解出來,稱出陰極的增重後,調節ph為4.5~5.

5,控制陰極電位為-0.40伏,可將鉍全部電解出來。如果溶液中還有pb□,可將電位控制在-0.

50伏,進行電解。應用此法時,後被電解的離子的濃度不能超過先被電解的離子的濃度。

2、汞陰極電解分離法

h□在汞陰極上被還原時,有很大的超電壓,所以在酸性溶液中可以分離掉一些容易被還原的金屬離子,使一些重金屬(如銅、鉛、鎘、鋅)沉積在汞陰極上,形成汞齊,同時保留少量不容易被還原的離子,如鹼金屬、鹼土金屬、鋁、鐵、鎳、鉻、鈦、釩、鎢、矽等。

3、內電解分離法

在酸性溶液中,利用金屬氧化-還原電位的不同,可以組成一個內電解池,即不需要外加電壓就可以進行電解。例如要從大量鉛中分離微量銅,在硫酸溶液中cu□比pb□先還原,因此可將鉛板作為一個電極,與鉑電極相連,組成一個內電解池,它產生一個自發的電動勢,**於pb的氧化和cu□的還原。這個電動勢使反應能夠進行,直到電流趨近於零時,內電解池就不再作用了。

內電解可以分離出微量的容易還原的金屬離子,缺點是電解進行緩慢,因此應用不廣。

4、電滲析法

液體中的離子或荷電質點能在電場的影響下遷移。由於離子的性質不同,遷移的速率也不同,正負電荷移動的方向也不同。當在電池的兩極加上一個直流電壓時,可以把一些有機物的混合物分離。

如臨床實驗中常用此法研究蛋白質,將試樣放在一個載器上,外加電場後,荷電質點沿著載器向電荷相反的電極遷移,因它們移動的速率不同而分離,一般能把血清蛋白分成五部分。改進實驗技術可使濃縮斑點的寬度達到25微米左右,然後進行電滲析,可將血清蛋白分成二十個很清晰的部分。

2樓:匿名使用者

電化學是研究電和化學反應相互關係的科學。電和化

學反應相互作用可通過電池來完成,也可利用高壓靜電放電來實現,二者統稱電化學,後者為電化學的一個分支,稱放電化學。因而電化學往往專指「電池的科學」。

電池由兩個電極和電極之間的電解質構成,因而電化學的研究內容應包括兩個方面:一是電解質的研究,即電解質學,其中包括電解質的導電性質、離子的傳輸性質、參與反應離子的平衡性質等,其中電解質溶液的物理化學研究常稱作電解質溶液理論;另一方面是電極的研究,即電極學,其中包括電極的平衡性質和通電後的極化性質,也就是電極和電解質介面上的電化學行為。電解質學和電極學的研究都會涉及到化學熱力學、化學動力學和物質結構。

2023年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的「動物電」現象,一般認為這是電化學的起源。2023年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾溼紙組成的「電堆」,即現今所謂「伏打堆」。這是化學電源的雛型。

在直流電機發明以前,各種化學電源是唯一能提供恆穩電流的電源。2023年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。

19世紀下半葉,經過赫爾姆霍茲和吉布斯的工作,賦於電池的「起電力」(今稱「電動勢」)以明確的熱力學含義;2023年能斯特用熱力學匯出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關係,即著名的能斯脫公式;2023年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論,大大促進了電化學在理論**和實驗方法方面的發展。

20世紀40年代以後,電化學暫態技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用,使人們可以研究快速和複雜的電極反應,可提供電極介面上分子的資訊。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科,它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。

在物理化學的眾多分支中,電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有:電解工業,其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業;鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整;環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等汙染物;化學電源;金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題;許多生命現象如肌肉運動、神經的資訊傳遞都涉及到電化學機理。

應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。

電化學分析技術在生命科學中的應用有哪些

3樓:笨笨熊**輔導及課件

基於dna鹼基對相互作用的電化學研究,蛋白質的電化學研究,抗原抗體的電化學免疫感測器,電化學探針標記腫瘤dna進行對腫瘤病變機理的研究,微流控晶片對腦電波的研究,微流控晶片檢測dna鹼基序列等等。

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