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물리화학-전기화학
이것은 비가역적 전기화학 전지, 가역적 전기화학 전지 및 비가역적 전기화학 전지의 차이점에 관한 기사입니다. (주요 내용은 전기분해 과정에서 전극 반응의 문제 해결, 분극 현상, 전해조 전압과 전류 사이의 관계를 포함합니다.
2024-03-31 10:00:42에 편집됨
- 추천 사항
- 개요
전기화학
머리말
전도성
전도성 메커니즘
전극 반응---패러데이의 법칙
이온 방향 이동---이온 이동 번호
(몰) 전도도: 전기를 전도하는 능력을 설명합니다.
이온의 평균 활동 계수
전해질 용액 활성
전해질 용액: 배터리 및 전해조의 작동 매체
전도도 및 기타 특성
기본 사상
전극 명명
전해질 용액용
양극: [O]는 전자를 잃습니다. 음극: [H]
양이온은 항상 음극쪽으로 이동합니다.
예를 들어
전체 배터리에 대해
양극: 전자가 유입되고 전류 I가 시작됩니다. 음극: 전자가 유출되고 전류 I가 끝납니다.
전위 수준에 따라: 고전위(potential) - 양극, 저전위 - 음극 반응의 성격에 따라: 산화 - 양극
전극반응
예를 들어
배터리 반응: 2개의 전극 반응의 합
전기화학 연구대상
셀
양극 <---> 음극 <---> 음극;
전극반응 및 전지반응
1차 배터리 "부정적" "양" Zi Huan
양극 <--> 음극 <--> 양극;
전극반응 및 전지반응 마이너스 전자 형태로 쓸 수 없다
전해질 용액의 전도 메커니즘과 패러데이의 법칙
ㅏ
전해질 용액의 전도성 메커니즘
추신
지휘자
1종 도체
전자 전도체(금속): 전자의 방향 이동으로 인해 전기가 전도됩니다.
온도가 높을수록 전도성이 약해집니다.
클래스 II 도체
이온 전도체(전해질 용액): 이온의 방향 이동으로 인해 전기가 전도됩니다.
T가 클수록 전도성이 강해집니다.
패러데이의 법칙 단위: Q--C, z--mol, F--C/mol
F=96500C/mol=96485C/mol
배터리 방전 공정 및 전기분해 공정에 적합
의미: 전극을 통과하는 전기량은 전극 반응물질의 생성(소모)량//발생하는 화학반응 물질의 양에 비례합니다.
이온의 전자이동
이온 이동 수 용액을 통과하는 총 전류량에 대한 이온이 운반하는 전류량의 비율
음이온 및 양이온의 이온 이동 수 t, t- *t( ) t(-)=1 t( )/t(-)=u( )/u(-)
의미: 특정 기간 동안 전도도에 대한 음이온과 양이온의 기여를 설명합니다.
영향을 미치는 요인(t를 예로 들어)
I: 단위 시간당 도체의 단면적을 통과하는 양이온의 전하량
이온 이동 속도 v =양극이 양극 영역 밖으로 이동하는 물질의 양/전극에서 반응하는 물질의 양
이온 특성: 크기, 모양, 원자가 상태 등
농도가 이동수에 영향을 미치는 주된 이유: 이온 간의 상호작용 농도가 낮을 때에는 이러한 효과가 뚜렷하지 않으나, 농도가 높을 때에는 거리가 가까울수록 이온간의 상호작용이 증가하며, 이때 음이온과 양이온 모두의 이동속도가 느려지게 됩니다.
음이온과 양이온의 원자가가 같은 경우 t( )와 t(-)의 변화는 그리 크지 않으며, 특히 KCl 용액에서 음이온과 양이온의 이동수는 기본적으로 농도에 영향을 받지 않지만, 다른 이온은 일반적으로 다양한 정도의 충격에 의해 영향을 받습니다.
음이온과 양이온의 원자가가 다른 경우, 농도가 증가함에 따라 고가 이온의 이동 속도는 저가 이온의 이동 속도보다 더 크게 감소합니다.
C: 양이온 등에 대한 음이온의 정전기적 인력의 영향.
E의 영향을 단순화합니다---->u ion Mobility 추출
이온 이동성 //전기 이동성 단위: m^2/V/s
단위 전계 강도에 따른 이온 이동률
영향을 미치는 요인: c, C, A
최고 (u는 상수입니다)
c-->0(용액이 무한히 희석됨)인 경우 음이온의 영향은 무시할 수 있습니다. = 양이온은 독립적으로 이동하고 이동도는 최대값에 도달합니다.
이온의 전기적 이동성 제한: 무한히 희석된 용액의 이온 이동성
이온 이동수 결정·
정의 활용 t =Q /Q
Q(일정 시간 동안 도체의 단면적을 통과하는 전기량)---쿨롱미터로 직접 측정한 값//Q=Q( ) Q(-) Q --?
루트: Q 측정
왜냐하면: 일정 기간 내에 모든 인터페이스를 통과하는 양이온(음이온)의 수는 동일하기 때문입니다. 따라서 특정 인터페이스를 통과하는 양이온(음이온)의 수만 찾으면 됩니다.
Q 찾기 == n 찾기(이전)
방법 1: 양극 영역의 물질수지
1. " " = 반응이 양이온을 생성함을 취함 2.n(뒤), n(앞), n(반응)을 얻을 수 있습니다. 참고: 양극 영역: [O], 양이온이 밖으로 이동하므로 "-n 이동"
방법 2: 음극 영역의 물질 수지
하위 주제
예를 들어 43.50---n(앞) [반응 전후의 물의 양은 변하지 않으며, 반응 전 양극 영역의 물로 간주할 수 있다 = 반응 후 양극 영역의 물] 0.723-- -Q//n(반응)....---n(n)
방법 1 양극 부위 이온 물질 수지
방법 2 양극 면적-이온 물질 수지
테스트 방법
Hitov 방법--이온이 해당 극성 영역 밖으로 이동하는 물질의 양과 전극 반응을 겪는 물질의 양을 각각 측정합니다.
인터페이스 이동 방법
전해질 용액의 활성, 활성 인자 및 Debye-Huckel 한계 공식
전해질 용액의 열역학적 설명 ---- 화학 전위 아이디어: 음극과 양극의 화학 퍼텐셜을 찾아 반응 방향 결정 ---> a(-) 찾기 ---> γ 및 농도 찾기
검토(포인트는 무시될 수 있음)
참고: 1. 표준 상태의 선택 2. 구성은 선택을 나타냅니다.
활동 가
전해질 용액의 화학적 전위 표현
u(B) = 양이온성 화학 전위 음이온성 화학 전위 a( ), a(-)는 직접 측정할 수 없으므로 a(-)를 도입해야 함
a & γ & b v=v( ) v(-)
유도(배터리 화학 전위 u의 정의에 따름) [빈칸 채우기/선택] b는 알려진 수량입니다.
예를 들어
평균 활동 계수 γ
현재 용액과 이상적인 희석 용액의 차이를 반영할 수 있음
이상에 가까울수록 1에 가까워진다.
농도가 높을수록 γ는 1에서 더 많이 벗어납니다.
희석 용액 범위(동일 농도)
원자가 유형은 동일하고 γ 값은 유사합니다. 예: HCl, LiBr
동일한 농도의 여러 유형의 용액의 경우 원자가가 높을수록 편차가 커집니다(γ 값이 작아짐).
추신: 강한 전해질 용액을 다룰 때 질문에 해당 값이 주어지지 않는 한 γ 값을 고려해야 합니다.
γ는 이온 사이의 정전기적 상호작용과 관련이 있습니다. --->농도와 원자가가 γ(-)에 영향을 미칩니다. --->이온 강도 I 소개
이온강도 I =1/2*【b( )z( )^2 b(-)z(-)^2】 단위: mol/kg z: 이온이 운반하는 전하의 수
γ와 I의 관계 - Debye-Huckel 극한 방정식 D-H 공식
방정식 가정
1. 강한 전해질은 용액에서 모두 해리됩니다.
2. 이온 간의 주요 상호 작용은 쿨롱 힘입니다.
3. 각 이온은 반대 부호의 전하로 형성된 이온 분위기로 둘러싸여 있습니다.
이온분위기의 특성
양이온 주변에서는 음이온이 나타날 가능성이 더 높으며 그 반대도 마찬가지이지만 전체 솔루션은 전기적으로 중성입니다. {특정 이온 주위에 다른 부호의 전하가 나타날 가능성이 더 높습니다.}
각 이온은 중심 이온이자 이온 대기의 구성원입니다.
이온분위기는 구형대칭이다.
이온분위기는 고정되어 있지 않다
이온 분위기의 제안은 용액의 복잡한 정전기 상호 작용을 중심 이온-이온 분위기 상호 작용으로 단순화합니다.
강한 전해질의 희석 용액에만 적합 A: 0.509(mol/kg)^(-1/2) z: 충전 횟수
z( )|z(-)|는 기본적으로 lgr(-)의 크기를 다음과 반비례하여 결정합니다.
1-1 원자가 유형의 강한 전해질용
법을 추구하다
1. 문제에 γ(-)가 주어진다면, γ(-)--(b-)-->a(-)---->a
2. 문제에 γ(-)가 나오지 않으면, E--(네른스트 방정식)-->a( -)---(b -)-->γ( -)
전해질 용액의 전도도에 대한 설명 ---- 전도도, 전도도 및 몰 전도도
컨덕턴스 G=1/R 단위: Ω^-1=S (지멘스), ms=10^-3S,uS=10^-6S
컨덕턴스는 전기를 전도하는 도체의 능력을 잘 설명합니까?
길이와 단면적이 같은 도체의 컨덕턴스를 비교해야 합니다.
전도도 κ(카파) 단위: S*m^-1,mS*cm^-1,uS*cm^-1
의미: 단위 길이(1m) 및 단위 단면적(1m^2)당 도체의 전도성 용량과 동일합니다.
예를 들어 은은 구리보다 전기를 더 쉽게 전도합니다. = 은은 전기 전도성이 더 큽니다.
전해질의 전도도
전해질의 전도도는 단위 플레이트 면적 및 단위 플레이트 거리당 전해조 내 특정 전해질의 전도도와 동일합니다.
전도도 셀 계수 K(셀) 단위: m^-1 ---질문에 알려진 내용
κ 찾기---> G 찾기---> 저항 Rx 측정 (휘트스톤 브리지 방법: 전류계 = 0이 되도록 R3을 조정하여 두 회로의 U가 동일하도록 함)
κ 대 c
전도도에 영향을 미치는 요인
강한 전해질용
농도가 2배가 되면 N은 2배가 되고, 이때 음이온에 의한 양이온의 정전기적 인력이 증가하여 v는 감소한다. 마찬가지로 전도도는 2배 미만이 된다.
약한 전해질용 (전도이온 N의 수는 항상 매우 낮았고, κ는 크게 변하지 않았습니다)
c는 κ에 거의 영향을 미치지 않습니다.
κ&Λm
κ(용질)=κ(용액)-κ(H20)
전도도 측정의 응용【시험】
약한 전해질의 해리도와 평형상수를 계산합니다.
단계 κ--->Λm--->a,K
1. 세 부분으로 구성된 방정식을 나열하고 K와 a 사이의 관계를 알아보세요. (참고 c(표준))
2.Λm: 정의에 따라 획득됨 Λm(무한대): 알려진 룩업 테이블 독립적인 이온 운동 규칙
난용성 염의 용해도 c 계산
약한 전해질에 의해 생성된 이온, 불용성 염에 의해 생성된 이온 == 무한히 얇은 용액
! ! Λm~Λm(무한)
단계
1. 목적물질의 κ를 계산한다 κ(용질)=κ(용액)-κ(H20)
2.c=κ/Λm=κ/Λm(무한대)
3.Ksp=c^(?)=(κ/Λm)^(?)
전도성은 도체의 전기 전도 능력을 잘 설명하는 것입니까?
실제 용액의 농도 c의 영향을 무시합니다.
몰 전도도Λm=κ/c 단위: S*m^2/mol
의미: 단위 농도 전해질 용액의 전도도. 1m 떨어진 두 개의 평행판 전극 사이에 1mol의 전해질을 함유한 용액을 놓는다. 이때 용액의 전도도는 다음과 같다.
Λm VS c
동일한 전해질의 몰전도도는 농도와 관련이 있습니다!
1.κ=f(N,v,v-)--(Λm=κ/c, 수량 정규화와 동일)-->κ=f(v,v-) 2. c가 증가한 후 v와 v-가 감소하여 Λm이 감소합니다.
Λm & 루트 c
강한 전해질용 (희석용액에서는 위의 식을 만족함)
B=Λm(무한) (무한히 희석된 용액의 몰 전도도)
찾는 방법: 외삽, 절편 찾기
용액농도가 0 = Λm(무한)일 때의 몰전도도와 동일
일반적으로 알려진 수량으로
c가 커지고, Λm이 작아진다(u(B)가 작아진다)
Kohlrausch의 경험 법칙
묽은 농도 범위 내에서 Λm~√c는 선형 관계를 갖습니다.
약한 전해질용
Λm~c는 쌍곡선에 가깝습니다.
희석 농도 범위 내에서 Λm은 c에 민감합니다(c는 작아지고, α는 커지고, N은 커집니다).
한계 몰 전도도 Λm (무한대) [테스트]
Λm(무한)이 가장 큰 이유는 무엇입니까?
Λm=f(v,v-), 용액이 무한히 희석되면 v와 v-가 최대이고 음이온과 양이온이 서로 독립적으로 이동하며 전도도가 최대이고 몰 전도도가 최대입니다.
법을 추구하다
강한 전해질의 경우: 외삽법/Kohlrausch의 이온 독립 운동 법칙
Kohlrausch의 이온 독립 운동 법칙
무한 희석 용액에서 이온은 서로 독립적으로 움직이며 서로 영향을 미치지 않습니다. 무한 희석 전해질의 몰 전도도 Λm (무한) = 무한 희석에서 음이온과 양이온의 몰 전도도의 합입니다.
예: CaCl2: Λm(무한대)=1*Λm, (무한대) 2*Λm,-(무한대)
약한 전해질용 Kohlrausch의 이온 독립 운동 법칙
방법 1: Kohlrausch의 이온 독립 운동 법칙 알려진 실험 데이터 Λm(무한대)(H), Λm(무한대)(Ac-)
예를 들어 HAc: Λm(무한대)=1*Λm(무한대)(H) 1*Λm(무한대)(Ac-)
방법 2: 강한 전해질 사용 (이유: Kohlrausch의 이온 독립 운동 법칙 - 음이온과 양이온의 독립 운동)
Λm(무한대)와 속도 Λm 사이의 관계
Λm=Λm(무한)*a
a: 해리 정도
Λm---휘트스톤 브리지 방법의 측정
원칙 [측정 R-->κ-->Λm]
κ=G*(l/As)=1/R*(l/As)=1/R*K(셀) K(셀): 전도도가 알려진 용액에서 측정할 수 있습니다.
모든 전극 영역에 대해
원리: 물질 보존 및 용액의 전기적 중성
n(전해질) = n(이온 이동)
n(전해질) = n(이온 이동)
U1 Ⅱ 가역성 전기화학전지 설계 배터리--->Er--->열역학적 분석--->에너지 변환, 열역학적 데이터
가역적 전기화학 전지 기초
배터리 기호//배터리 아이콘 표현
원칙적으로
왼쪽이 애노드, 오른쪽이 캐소드입니다.
물질의 상태(상, 온도, 압력, 활동도)를 나타냅니다.
고체 상태 - 위상 상태 솔루션--활동/집중도
명확한 위상 인터페이스 "|" [다른 위상 간//다른 고체 위상 간]
내용: 한천 포화 KCl//포화 KNO3
목적: 액체 접합 전위 제거
액체 접합 전위
확산은 고농도에서 저농도로 진행되며, H와 Cl-의 확산 속도가 다르기 때문에 양쪽에 음이온과 양이온이 상대적으로 과잉되어 ΔE가 발생합니다.
K&Cl-동일한 속도로 이동하며 염다리 내 이온 농도가 매우 큽니다.
예를 들어
가역적인 기본 배터리 배터리의 모든 반응과 과정은 가역적입니다.
가역적 팽창 조건
1. 피스톤에는 질량이 없다
2. 마찰이 없음
3. 시스템 압력이 주변 압력보다 높습니다.
기계적 평형 하에서의 팽창
가역전지의 조건
1. 화학반응은 가역적이다 전기분해는 역방향으로 진행된다
열역학적 가역성
2. 액체 접합 없음 확산 없음 - 소금 다리
3. 작동 전류는 0입니다. 무한 느린 방전(가역 방전)
전극 반응은 전기화학적 평형에 무한히 가깝습니다.
전기적 균형으로 작동하는 배터리
다이어프램이 있습니다---되돌릴 수 없습니다.
egD-비가역 배터리, W-가역 배터리
가역적인 일차전지 기전력 Er 결정
배터리 기전력 측정은 전류가 무한히 0에 가까울 때 수행되어야 합니다.
포겐도르프 취소 방법은? ? ?
네른스트 방정식
E(표준) = E(표준 - 음극) - E(표준 - 양극) 그런 다음 Nernst 방정식으로 대체하십시오.
Nernst 방정식의 적용 가능한 방정식---환원 반응에 주의하세요.
추신
산화 상태: 전자를 잃은 물질의 생성물
A B ---> C D A와 B 사이에서 환원(전자를 얻는) 사람은 산화 상태에 있습니다.
작성자: ΔrGm
E=E 음극-E 양극
전극 전위 및 액체 접합 전위
전극 전위
1) 전극 전위 규정
표준 산성수소전극전위 = 0이고, 시험할 전극을 비교용 음극으로 사용한다.
농도차 배터리의 E(표준) = 0
2) 전극전위를 쓸 때에는 환원전위인 환원반응에 따라 써야 한다.
따라서 음극과 양극의 전위를 계산할 때에는 환원반응(전자획득)식으로 변환해야 한다.
3) 1차전지의 양극과 음극 결정
환원 전위 E(전극)가 높다 --> / 환원 반응이 일어나기 쉽다 --> 음극
환원전극전위의 정도는 전극의 산화물질이 전자를 얻어 환원상태로 환원되는 반응의 경향을 나타내는 척도이다.
4) 배터리 기전력
a.네른스트 배터리 방정식
b. 배터리 전위 = 양극 전위 - 음극 전위 = E 음극 - E 양극
액체 접합 전위 및 제거
액체 접합 전위//확산 전위: 서로 다른 두 용액의 경계면에 존재하는 전위차 [기억해야 함, 취하지 않음]
이 공식은 두 접합 용액의 전해질이 동일한 유형이고 유형 1-1 전해질인 경우 적용 가능합니다.
예를 들어
본질: 용액 내 이온의 확산 속도가 다르기 때문에 발생합니다.
제거 방법: 염교 추가(전해질의 음이온과 양이온의 이동 수가 가까워야 함)
1. 염다리에 사용되는 전해질은 음이온과 양이온의 이동 수가 매우 유사해야 합니다. 2. 염다리 조건에는 KCI 포화용액이 가장 적합하지만 염다리 용액은 원래 용액과 반응할 수 없습니다. 예를 들어 Ag가 포함된 용액은 사용할 수 없습니다.
열역학【시험 작성, 선택, 계산】
ΔrGm 찾기
ΔG 물리적 의미
일정한 온도 및 일정한 전압 가역 조건에서 ΔG=Wr'=가역 전력 --->ΔrGm=Wr,m'=ΔrHm-TΔrSm (= 반응이 1 mol로 진행될 때 수행되는 가역적 전기 작업)
Gibbs 함수의 변화는 볼륨이 아닌 작업을 수행하는 시스템의 능력을 나타냅니다.
ΔrGm=-zFEr
E는 방정식 == 비가산의 계수와 아무 관련이 없는 반면, ΔrGm은 계수와 관련이 있습니다.
-: 시스템이 환경에 맞게 작동합니다.
ΔrGm(표준) 찾기
E(표준) : 전극반응물이 표준상태일 때의 E
가스의 경우: 압력 p를 갖는 순수 이상 기체(표준)
액체의 경우: 압력 p의 순수한 액체(표준)
순수한 액체 활성=1
이온의 경우: 압력 p(표준) 활동 1의 이온
ΔrSm 찾기
ΔrHm 찾기
ΔrHm=ΔrGm TΔrSm
Q를 묻는다
일정한 온도, 가역적: Q=ΔrSm*T=ΔrHm-ΔrGm=ΔrHm-W'
열 효과가 있는지 확인
국제 표준 단위에 따라 계산은 J/mol이므로 결과는 kJ/mol로 변환해야 합니다.
ΔrHm 찾기(ΔrGm에 따라 정의됨)
ΔrHm=ΔrGm T*ΔrSm =Wr,m' TQr,m =Qp,m
K(표준) 찾기(ΔrGm=0에 따름)
검토
E 찾기
네른스트 방정식 ---가역적 기전력 및 농도 c ---E&E(표준) 관계
lg와 ln 공식의 차이에 주목하세요 [25℃---lg] z: 반응에서 전달된 전자의 양! =추가된 전자의 합 a: 액체--기체--p;
알아채다:
ΔrGm(표준) = -zE(표준) F 동일할 때 E(표준)가 반드시 동일하지는 않습니다.
E는 강도량입니다.
E는 반응이 작성되는 방식과 아무 관련이 없지만 ΔrGm(n과 관련)과 관련이 있습니다.
γ(-) 찾기
예를 들어
예: ΔrGm==test Er(보겐도르프 취소 방법) ΔrSm===E-T 곡선 만들기(가변 온도에서 E 측정)===목표 온도의 기울기 얻기
기전력 측정의 응용
①활동량 측정
E--->아---->아( -)---->아( )
②표준기전력의 측정
③반응 방향 결정 - ΔrGm
1차 배터리 설계
전극 분류
유형 1 전극
금속전극 : 금속과 그 이온이 서로 다른 상으로 직접 접촉되어 있는 전극
비금속 전극: 비금속(가스 원소) 추가 불활성 전극(예: 흑연, Pt, Pd)과 그 이온이 서로 다른 상으로 서로 직접 접촉하고 있음
수소 전극
a. 산성수소 전극 전극 반응 및 전극 기호는 음극으로 표시됩니다.
b.알칼리성 수소 전극
알칼리수소전극의 표준전극전위는 어떻게 구하나요?
산소 전극
가. 산성산소 전극
b.알칼리성 산소 전극
알칼리성... = 산성... ....
유형 II 전극
금속-내화염 전극: 금속과 그 내화염 및 전해질 내 내화염의 음이온으로 구성된 전극
a. 칼로멜 전극---기준 전극 (전극 전위는 일반적으로 알려진 양입니다)
응용 프로그램: pH 측정 100kPa 이하에서 a(H2)=1
b.은-염화은 전극
금속-금속 산화물 전극: 금속 및 그 불용성 염과 H //OH-로 구성된 전극
안티몬-산화안티몬 전극
세 번째 유형의 전극 - 산화환원 전극 반응에 참여하는 물질은 같은 용액에 있고, 전극판은 반응에 참여하지 않습니다.
배터리 디자인
원리: 전극은 위의 세 가지 유형의 전극에 속합니다.
알아채다
KCl 용액을 전해질 용액으로 사용하는 경우 KCl 염다리는 염다리로 사용할 수 없습니다.
전해질 용액이 알칼리성 용액인 경우, H2O를 알칼리성 매질로 사용할 수 없습니다.
농도차전지 설계
농도전극의 E(표준) = 0
단계
1. 먼저 음극을 설계한다(환원반응-전자를 얻음)
먼저, 반응에서 전자를 얻고 잃어야 하는 물질을 적어보세요.
그런 다음 전하 보존을 통해 H/H2O 균형을 사용합니다.
2. 양극 = 전체 반응식 - 음극식
3. 확인
a. 전하 보존: 음극과 양극의 전하 수는 동일해야 합니다.
b.전극 분류! !
예를 들어
전기화학 질문 루틴
1. 전극반응 및 전체반응
2. Nernst 방정식을 나열하십시오.
Ⅲ.비가역적 전기화학전지 가역성 전기화학전지와 비가역성 전기화학전지의 차이(Er! = Eir) --- 이유: 분극화 전기분해 공정에서의 전극 반응
전해조 전압과 전류 관계
이론적으로
이 전해조를 큰 저항기로 생각하십시오. E=IR---직선으로
실제로
3분할 곡선
단계 a:
외부 전압! =0이면 두 전극이 반응하여(H2, Cl2) 외부 전원에 저항하는 1차 이온으로 1차 배터리를 형성합니다. [그림 3] 따라서 1차 배터리는 외부 전원에 저항하도록 연결됩니다. E(외부) = E(1차 배터리) IR, E(외부) ~ E(1차 배터리)일 때 I는 매우 작습니다.
외부 전압이 증가하면 I는 변하지 않습니다. 외부 1차 전지는 가역 1차 전지로 간주되며 Er은 외부 전압이 증가하면 역기전력이 증가하므로 I는 크게 변하지 않습니다.
단계 b
외부 전압이 특정 값에 도달하면 E(1차 전지)가 최대 값에 도달합니다. E는 분해되고 전류는 외부 전압에 따라 선형적으로 증가합니다.
분해 전압 V
전기분해 운전 시 전해질이 양극에서 연속적으로 분해될 수 있도록 하는 데 필요한 최소 외부 전압
c 스테이지
외부 압력이 특정 수준에 도달하면 캐리어 속도가 한계에 도달하고 I는 변하지 않습니다.
양극화 현상 ---원인 E(분)=Eir>E(이유)=Er
정의
비가역성 전기화학전지의 전극 전위가 전류의 흐름에 의해 가역성 전기화학전지의 전극 전위와 벗어나는 현상
이유
비가역적 전기화학 전지에는 일치하지 않는 다양한 공정 속도가 포함되어 있습니다.
1. 농도 분극 : 느린 확산과 빠른 반응 (이온 확산 속도 < 전극 반응 속도)
제거---저어주세요
이유 : 확산과정이 느려서 발생
결과(가역적 전극 전위와 비교): 음극 분극 --- 전위 감소 양극 분극---증가된 잠재력
예. 1차 전지 ir: 양극 전극 주변의 이온 농도가 너무 높아 확산할 시간이 없어 전극 전위 Eir>Er가 됩니다.
음극 전극 주변의 이온이 주변으로 확산될 시간이 없고 농도가 너무 낮아 Eir<Er이 됩니다.
전해조에도 동일한 원리가 적용됩니다.
2. 전기화학적 분극: 느린 반응과 빠른 확산(전자 전달 속도 > 반응 속도)
이유 : 전기화학반응 자체가 느려서 발생
결과(가역적 전극 전위와 비교): 음극 분극 --- 전위 감소 양극 분극---증가된 잠재력
예: 1차 전지 ir: 음극은 전자를 얻기 위해 이온이 필요하며, 음극의 전기화학적 분극으로 인해 이온이 전자를 천천히 받아들이게 되어 전자가 음극에 축적되어 전위가 감소합니다. .
결과(가역적 전극 전위와 비교): 음극 분극 --- 전위 감소 양극 분극---증가된 잠재력
1차 전지 전체에 대하여: Er=E(음)-E(양)>Eir
부정적 영향
E(출력), 전기작업과 동일
전체 전해조에 대해: Er(분해) = Er( ) - Er(-) = Er(양) - Er(음) < Eir(분해)
부정적 영향
E(출력), 에너지 소비량은 동일
분극은 원래 배터리의 기전력을 감소시키고 전해조의 분해 전압을 증가시킵니다.
분극도 설명---과전압 에타 (양수 값이어야 함)
정의: 특정 전류 밀도에서 전극 전위 Eir와 평형 전극 전위 Er 사이의 차이의 절대값입니다.
영향을 미치는 요소: 전류 밀도 J
타펠 실험식
분극 곡선을 그리는 방법 - 과전위와 전류 밀도 사이의 관계 찾기 J (음극전위 Eir(음극)과 J의 관계)
편광곡선 측정 실험
전원 전압이 변경되면 전류 I의 크기가 변경되어 전류 밀도 J를 측정합니다. Er/ir(음극) = E(전위차계) - E(기준)
과전압 상황을 고려해야 함
가스전극과 금속전극 중 Fe, Co, Ni 전극
편광 곡선 E-J 곡선
1차 배터리
1. J=0일 때, E(음) = Er(음), E(양) = Er(양) 수치를 알 수 있다 2.E(음극)>E(양극) [양극 전위가 높으면 음극이 전자를 잃습니다 ---> 음극] 3. 양극과 음극에 대한 분극의 영향
셀
1.E(양)>E(음) 2. 양극과 음극에 대한 분극의 영향
전기분해 공정에서의 전극 반응 문제를 해결하십시오 - (용액에는 동시에 여러 이온이 있으며, 그중 하나가 먼저 반응합니다)
전기 분해
양극--[O], 환원 전위가 낮은 것이 먼저 산화됩니다(반응) 음극-[H], 환원 전위가 높은 것이 먼저 환원됩니다(반응)
음극 반응: [Cu2, Zn2, Ag] 1. Nernst 방정식에서 얻은 E=Er, Eir는 분극 곡선 Eir=Er-eta에서 알 수 있습니다. 2. 환원전위가 높은 것은 환원반응이 일어나기 쉽고 음극에 먼저 석출된다. 3. 전위가 너무 낮아서 산화반응이 일어나기 쉽고 양극에서 먼저 침전된다.
방향 순서를 결정하려면 극성 전극 전위 E(X, 극성) = Eir = E(X, 균형) - θ를 사용합니다.
음극
Zn2는 과분극 효과가 없으며 Er은 Nernst 방정식을 사용하여 직접 계산됩니다. H2는 가스 전극이므로 과분극을 고려해야 합니다. Er을 계산한 후에도 Eir=E(X, polarization)를 계산해야 합니다.
양극
전기분해 중: 양극---분극 전위가 낮은 물질이 먼저 산화됩니다. 음극 - 분극 전위가 높은 물질을 우선적으로 감소시킵니다.
음극이든 양극이든 물질의 E가 Er에 가까울수록 침전이 더 쉽습니다. (특수물질은 계획 외 고려)