電化學(xué)的發(fā)展

電化學(xué)的發(fā)展第1頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)是物理化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，它不僅與無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和化學(xué)工程等學(xué)科相關(guān)，還滲透到環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、生物學(xué)和金屬工業(yè)等領(lǐng)域。電化學(xué)主要是研究電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過(guò)程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電化學(xué)所研究的內(nèi)容有：電解質(zhì)溶液理論、電化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)動(dòng)力學(xué)和電化學(xué)的應(yīng)用。電化學(xué)分析法（electrochemicalanalysis），它是根據(jù)溶液中物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律，建立在以電位、電導(dǎo)、電流和電量等電學(xué)量與被測(cè)物質(zhì)某些量之間的計(jì)量關(guān)系的基礎(chǔ)之上，對(duì)組分進(jìn)行定性和定量的儀器分析方法。電化學(xué)分析法是由德國(guó)化學(xué)家C.溫克勒爾在19世紀(jì)首先引入分析領(lǐng)域的，儀器分析法始于1922年捷克化學(xué)家J.海洛夫斯基建立極譜法。通常將試液作為化學(xué)電池的一個(gè)組成部分，根據(jù)該電池的某種電參數(shù)(如電阻、電導(dǎo)、電位、電流、電量或電流-電壓曲線等)與被測(cè)物質(zhì)的濃度之間存在一定的關(guān)系而進(jìn)行測(cè)定的方法。

電化學(xué)分析(electrochemicalanalysis)第2頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電分析化學(xué)的發(fā)展具有悠久的歷史，是與尖端科學(xué)技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展緊密相關(guān)的。近代電分析化學(xué)，不僅進(jìn)行組成的形態(tài)和成分含量的分析，而且對(duì)電極過(guò)程理論，生命科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展具有重要的作用。作為一種分析方法，早在18世紀(jì)，就出現(xiàn)了電解分析和庫(kù)侖滴定法。在17世紀(jì)中葉，法國(guó)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩種不同的靜電，即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。并發(fā)布說(shuō)電由兩種不同液體組成：正電和負(fù)電。這便是電的雙液體理論，這個(gè)理論被17世紀(jì)晚期的單液體理論所否定。

18世紀(jì)，物理學(xué)家已經(jīng)對(duì)靜電有了相當(dāng)多的了解，例如：區(qū)分了正電和負(fù)電、導(dǎo)體和非導(dǎo)體；發(fā)明了巨大的起電器和有效的貯電瓶──萊頓瓶；弄清了正負(fù)電間的相互作用力與電量、兩極間距離之間的關(guān)系；認(rèn)識(shí)到了靜電感應(yīng)現(xiàn)象；發(fā)明了驗(yàn)電器等等。化學(xué)家則發(fā)現(xiàn)了電火花可以引起氫氧、氮氧間的化學(xué)反應(yīng)，但那時(shí)還沒(méi)有穩(wěn)定電流的裝置。

電化學(xué)的發(fā)展歷史

第3頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

萊頓瓶是一個(gè)玻璃瓶，瓶里瓶外分別貼有錫箔，瓶里的錫箔通過(guò)金屬鏈跟金屬棒連接，棒的上端是一個(gè)金屬球。由于它是在萊頓城發(fā)明的，所以叫做萊頓瓶，這就是最初的電容器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，萊頓瓶和我們今天的電容器沒(méi)兩樣。萊頓瓶很快在歐洲引起了強(qiáng)烈的反響，電學(xué)家們不僅利用它們作了大量的實(shí)驗(yàn)，而且做了大量的示范表演，有人用它來(lái)點(diǎn)燃酒精和火藥。其中最壯觀的是法國(guó)人諾萊特在巴黎一座大教堂前所作的表演，諾萊特邀請(qǐng)了路易十五的皇室成員臨場(chǎng)觀看萊頓瓶的表演，他讓七百名修道士手拉手排成一行，隊(duì)伍全長(zhǎng)達(dá)900英尺（約275米）。然后，諾萊特讓排頭的修道士用手握住萊頓瓶，讓排尾的握瓶的引線，一瞬間，七百名修道士，因受電擊幾乎同時(shí)跳起來(lái)，在場(chǎng)的人無(wú)不為之口瞪目呆，諾萊特以令人信服的證據(jù)向人們展示了電的巨大威力。萊頓瓶第4頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1746年，荷蘭萊頓大學(xué)的教授慕欣勃羅克（1692--1761）在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)意中把一個(gè)帶了電的釘子掉進(jìn)玻璃瓶里，他以為要不了多久，鐵釘上所帶的電就會(huì)很容易跑掉的，過(guò)了一會(huì)，他想把釘子取出來(lái)，可當(dāng)他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手剛碰到釘子時(shí)，突然感到有一種電擊式的振動(dòng)。這到底是鐵釘上的電沒(méi)有跑掉呢，還是自己的神經(jīng)太過(guò)敏呢？于是，他又照著剛才的樣子重復(fù)了好幾次，而每次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都和第一次一樣，于是他非常高興地得到一個(gè)結(jié)論：把帶電的物體放在玻璃瓶子里，電就不會(huì)跑掉，這樣就可把電儲(chǔ)存起來(lái)。

萊頓瓶第5頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1780年，意大利解剖學(xué)家伽伐尼正在做解剖青蛙的實(shí)驗(yàn)。他左手拿著鑷子，右手拿著解剖刀，無(wú)意中同時(shí)碰在青蛙的大腿上，青蛙大腿的肌肉立刻抽搐了一下。伽伐尼有點(diǎn)吃驚，因?yàn)檫@只青蛙已經(jīng)死了很久了。他又反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只有兩個(gè)金屬器械同時(shí)去碰青蛙腿才會(huì)有這種反應(yīng)，如果只用一個(gè)去碰就什么也不會(huì)發(fā)生。當(dāng)時(shí)，“電”還是一種剛被發(fā)現(xiàn)的事物，但是伽伐尼提出了大膽的猜想——出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因?yàn)閮煞N金屬器械使青蛙腿產(chǎn)生了微小的電流，他稱之為“生物電”。一般認(rèn)為這是電化學(xué)的起源。這不就是物理學(xué)者們正在尋找的，能夠產(chǎn)生電的方法嗎?電化學(xué)的起源第6頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抽搐的青蛙腿引起了一位叫做伏特的年輕人的興趣。他捕捉了許許多多青蛙，反復(fù)地做著同樣的實(shí)驗(yàn)。最后，他得出結(jié)論：電流的產(chǎn)生不是非要青蛙腿才行，真正起作用的，是青蛙肌肉里所含的一種酸性液體。其實(shí)只要把兩根金屬棒浸泡在某種溶劑里，其中一根能和溶劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，金屬棒之間就會(huì)產(chǎn)生電流。

1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用兩種不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”，即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型。在直流電機(jī)發(fā)明以前，各種化學(xué)電源是唯一能提供恒穩(wěn)電流的電源。當(dāng)時(shí)發(fā)明了以銀、銅為極板的伏打電堆，接著又發(fā)明了所謂“杯冕”電堆，即世界上第一具可以提供持續(xù)、穩(wěn)定電流的實(shí)用銅鋅電池。他在研究金屬起電現(xiàn)象的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了金屬的起電順序：鋅-鉛-錫-鐵-銅-銀-金-石墨其中任何兩種金屬相接觸時(shí)，都是位序在前的一種帶正電，后面一種帶負(fù)電。

伏打電堆

第7頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電解

發(fā)明伏打電堆的消息傳出后，化學(xué)家們立即使用這種新裝置來(lái)研究電所引起的化學(xué)反應(yīng)。1800年英國(guó)化學(xué)家W.尼科爾森和A.卡萊爾用伏打銀鋅電堆實(shí)現(xiàn)了水的電解，證明了水的化學(xué)組成是氫和氧。1806年左右，英國(guó)化學(xué)家H.戴維發(fā)現(xiàn)了金屬鹽類水溶液在電解時(shí)，正負(fù)電極附近溶液中產(chǎn)生了酸和堿，證明溶液中的鹽在電的作用下發(fā)生了分解反應(yīng)，從而啟發(fā)他提出了金屬與氧之間的化學(xué)親合力實(shí)質(zhì)上是一種電力吸引的見(jiàn)解。這一事實(shí)和見(jiàn)解啟發(fā)了貝采利烏斯提出了各種原子和分子都是偶極體，但卻凈荷不同的電性的學(xué)說(shuō)，認(rèn)為不同原子間的結(jié)合都是源于這種電性而產(chǎn)生的吸引力。這一假說(shuō)即所謂“電化二元論”。電化學(xué)的發(fā)展第8頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1807年戴維用強(qiáng)力的伏打電堆實(shí)現(xiàn)了對(duì)苛性鉀和苛性鈉的電解，制得了金屬鉀和鈉。接著又電解了石灰、氧化鍶和氧化鋇，于是主要的堿金屬和堿土金屬先后都被發(fā)現(xiàn)。1886年法國(guó)化學(xué)家H.穆瓦桑于-23℃的低溫下電解無(wú)水氫氟酸和氟氫化鉀的混合物，終于分離出了單質(zhì)氟。電化學(xué)的發(fā)展第9頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1821年，英國(guó)科學(xué)家M.法拉第完成了第一項(xiàng)重大的電發(fā)明。在這兩年之前，奧斯特已發(fā)現(xiàn)如果電路中有電流通過(guò)，它附近的普通羅盤的磁針就會(huì)發(fā)生偏移。法拉第從中得到啟發(fā)，認(rèn)為假如磁鐵固定，線圈就可能會(huì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)這種設(shè)想，他成功地發(fā)明了一種簡(jiǎn)單的裝置。在裝置內(nèi)，只要有電流通過(guò)線路，線路就會(huì)繞著一塊磁鐵不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。事實(shí)上法拉第發(fā)明的是第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，是第一臺(tái)使用電流將物體運(yùn)動(dòng)的裝置。雖然裝置簡(jiǎn)陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動(dòng)機(jī)的祖先。電化學(xué)的發(fā)展第10頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化當(dāng)量

1830～1833年間，英國(guó)科學(xué)家M.法拉第致力于電流引起化學(xué)效應(yīng)的研究，提出了一系列專門術(shù)語(yǔ)，如電極、正負(fù)極、離子、正負(fù)離子、電解質(zhì)、電解作用等。不過(guò)他賦予這些術(shù)語(yǔ)的含義與今天的不同。他注意到了純水和固體氯化鉛是非導(dǎo)體，熔融的硝酸鉀、硫酸鈉、氯化鉛等則是導(dǎo)電體。1833年法拉第又通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電解出的物質(zhì)量與通過(guò)的電流之間存在著正比關(guān)系，而電池的電壓以及電解槽的電場(chǎng)強(qiáng)度并不影響電解量，只影響電解速率。他還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相同的電量通過(guò)電路時(shí)，電解出的不同物質(zhì)的相對(duì)量正比于它們的化學(xué)當(dāng)量。他把這個(gè)量稱為電化當(dāng)量。但他從沒(méi)有試圖去找出電化當(dāng)量與化學(xué)當(dāng)量出現(xiàn)一致性的內(nèi)在聯(lián)系，更沒(méi)有把這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)引伸，與原子量的測(cè)定聯(lián)系起來(lái)。所以這個(gè)規(guī)律直到半個(gè)世紀(jì)以后，當(dāng)原子-分子學(xué)說(shuō)確立時(shí)，才引起化學(xué)家們的注意。電化學(xué)的發(fā)展第11頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月19世紀(jì)，出現(xiàn)了電導(dǎo)滴定法，玻璃電極測(cè)pH值和高頻滴定法。在電化學(xué)研究過(guò)程中，法拉第發(fā)明了最早的量電計(jì)（1902年后改稱庫(kù)侖計(jì)），即在電路中串聯(lián)一個(gè)電解水的電解槽，根據(jù)電解過(guò)程中釋放出的氫氣或氧氣的體積來(lái)衡量流過(guò)的電流量。1922年，極譜法問(wèn)世，標(biāo)志著電分析方法的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。二十世紀(jì)六十年代，離子選擇電極及酶固定化制作酶電極相繼問(wèn)世。二十世紀(jì)70年代，發(fā)展了不僅限于酶體系的各種生物傳感器之后，微電極伏安法的產(chǎn)生擴(kuò)展了電分析化學(xué)研究的時(shí)空范圍，適應(yīng)了生物分析及生命科學(xué)發(fā)展的需要。電化學(xué)的發(fā)展第12頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

縱觀當(dāng)今世界電分析化學(xué)的發(fā)展，美國(guó)電分析化學(xué)力量最強(qiáng)，研究?jī)?nèi)容集中于科技發(fā)展前沿，涉及與生命科學(xué)直接相關(guān)的生物電化學(xué)；與能源、信息、材料等環(huán)境相關(guān)的電化學(xué)傳感器和檢測(cè)、研究電化學(xué)過(guò)程的光譜電化學(xué)等。捷克和前蘇聯(lián)在液－液界面電化學(xué)研究有很好的基礎(chǔ)。日本東京，京都大學(xué)在生物電化學(xué)分析，表面修飾與表征、電化學(xué)傳感器及電分析新技術(shù)方法等方面很有特色。英國(guó)一些大學(xué)則重點(diǎn)開(kāi)展光譜電化學(xué)、電化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)及化學(xué)修飾電極的研究。電化學(xué)的現(xiàn)狀第13頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)的基本原理

電化學(xué)分析法的基礎(chǔ)是在電化學(xué)池中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)池由電解質(zhì)溶液和浸入其中的兩個(gè)電極組成，兩電極用外電路接通。在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電子通過(guò)連接兩電極的外電路從一個(gè)電極流到另一個(gè)電極。根據(jù)溶液的電化學(xué)性質(zhì)（如電極電位、電流、電導(dǎo)、電量等）與被測(cè)物質(zhì)的化學(xué)或物理性質(zhì)（如電解質(zhì)溶液的化學(xué)組成、濃度、氧化態(tài)與還原態(tài)的比率等）之間的關(guān)系，將被測(cè)定物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)化為一種電學(xué)參量加以測(cè)量。電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)。第14頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)分析的分類

電化學(xué)分析系統(tǒng)根據(jù)不同的分類條件，電化學(xué)分析法有不同的分類，下面是幾種常見(jiàn)的分類：1、根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)倡儀，電化學(xué)分析法分為三大類：①既不涉及雙電層，也不涉及電極反應(yīng)，包括電導(dǎo)分析法、高頻滴定法等；②涉及雙電層，但不涉及電極反應(yīng)，例如通過(guò)測(cè)量表面張力或非法拉第阻抗而測(cè)定濃度的分析方法；③涉及電極反應(yīng)，包括電位分析法、電解分析法、庫(kù)侖分析法、極譜法和伏安法等。

第15頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、電化學(xué)分析法概括起來(lái)一般可以分為三大類:第一類是通過(guò)試液的濃度在特定實(shí)驗(yàn)條件下，與化學(xué)電池的某一電參數(shù)之間的關(guān)系求得分析結(jié)果的方法。這是電化學(xué)分析法的主要類型。電導(dǎo)分析法、庫(kù)侖分析法、電位法、伏安法和極譜分析法等,均屬于這種類型。第二類是利用電參數(shù)的變化來(lái)指示容量分析終點(diǎn)的方法。這類方法仍然以容量分析為基礎(chǔ)，根據(jù)所用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和消耗的體積求出分析結(jié)果。這類方法根據(jù)所測(cè)定的電參數(shù)不同而分為電導(dǎo)滴定、電位滴定和電流滴定法。電化學(xué)分析的分類

第16頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三類是電重量法，或稱電解分析法。這類方法將直流電流通過(guò)試液，使被測(cè)組分在電極上還原沉積析出與共存組分分離，然后再對(duì)電極上的析出物進(jìn)行重量分析以求出被測(cè)組分的含量。3、直接根據(jù)不同的測(cè)量方法進(jìn)行分類：電導(dǎo)分析法、電位分析法、電解分析法、庫(kù)侖分析法、極譜法和伏安法。電化學(xué)分析的分類

第17頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)分析法特點(diǎn)電化學(xué)分析法具有以下特點(diǎn)。①靈敏度較高。最低分析檢出限可達(dá)10-12mol/L。②準(zhǔn)確度高。如庫(kù)侖分析法和電解分析法的準(zhǔn)確度很高，前者特別適用于微量成分的測(cè)定，后者適用于高含量成分的測(cè)定。③測(cè)量范圍寬。電位分析法及微庫(kù)侖分析法等可用于微量組分的測(cè)定；電解分析法、電容量分析法及庫(kù)侖分析法則可用于中等含量組分及純物質(zhì)的分析。④儀器設(shè)備較簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，儀器的調(diào)試和操作都較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。第18頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑤選擇性差。電化學(xué)分析的選擇性一般都較差，但離子選擇性電極法、極譜法及控制陰極電位電解法選擇性較高。根據(jù)所測(cè)量電學(xué)量的不同，電化學(xué)分析法可分為電導(dǎo)分析法、電位分析法、伏安法和極譜分析法、電解和庫(kù)侖分析法。電化學(xué)分析法特點(diǎn)第19頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要方法簡(jiǎn)介電導(dǎo)分析法

以測(cè)量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。有以下兩類：

直接電導(dǎo)法：是直接測(cè)定溶液的電導(dǎo)值而測(cè)出被測(cè)物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)滴定法：是通過(guò)電導(dǎo)的突變來(lái)確定滴定終點(diǎn)，然后計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。第20頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電位分析法用一指示電極和一參比電極與試液組成化學(xué)電池，在零電流條件下測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)，依此進(jìn)行分析的方法。電位分析法是一種通過(guò)測(cè)量電極電位來(lái)測(cè)定物質(zhì)量的分析方法。如果能測(cè)定出電極電位E，則可求出該物質(zhì)的活度或濃度。電極電位的測(cè)量需要構(gòu)成一個(gè)化學(xué)電池，一個(gè)電池有兩個(gè)電極。在電位分析中，將電極電位隨被測(cè)物質(zhì)活度變化的電極稱為指示電極，將另一個(gè)與被測(cè)物質(zhì)無(wú)關(guān)的，提供測(cè)量電位參考的電極稱為參比電極，電解質(zhì)溶液由被測(cè)試樣及其它組分組成。包括：直接電位法和電位滴定法。電位分析法第21頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電解分析法應(yīng)用外加電源電解試液，電解后稱量在電極上析出的金屬的質(zhì)量，依此進(jìn)行分析的方法。也稱電重量法。庫(kù)侖分析法應(yīng)用外加電源電解試液，根據(jù)電解過(guò)程中所消耗的電量來(lái)進(jìn)行分析的方法。

第22頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以上兩種電化學(xué)方法都是以電解過(guò)程中所得的電流—電壓曲線為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行分析的方法。這兩種方法統(tǒng)稱為伏安分析法。伏安分析法是指以被分析溶液中電極的電壓-電流行為為基礎(chǔ)的一類電化學(xué)分析方法。與電位分析法不同，伏安分析法是在一定的電位下對(duì)體系電流的測(cè)量；而電位分析法是在零電流條件下對(duì)體系電位的測(cè)量。極譜分析方法是伏安分析方法的早期形式，從六十年代末，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及固體電極，修飾電極的廣泛使用以及電分析化學(xué)在生命科學(xué)與材料科學(xué)中的廣泛應(yīng)用，使伏安分析法得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，過(guò)去單一的極譜分析方法已經(jīng)成為伏安分析法的一種特例。主要方法簡(jiǎn)介第23頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)分析法的應(yīng)用

1、電化學(xué)分析法不僅可用于物質(zhì)組成和含量的定量分析，也可用于結(jié)構(gòu)分析，如進(jìn)行元素價(jià)態(tài)和形態(tài)分析。2、傳統(tǒng)電化學(xué)分析法主要用于無(wú)機(jī)離子的分析，隨著該類技術(shù)的發(fā)展，測(cè)定有機(jī)化合物的應(yīng)用也日益廣泛，在藥物分析的應(yīng)用也越來(lái)越多。3、隨著電極制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，超微電極直接刺入生物體內(nèi)，活體分析也成為現(xiàn)實(shí)。4、電化學(xué)分析法還可用作為科學(xué)研究的工具，如化學(xué)平衡常數(shù)測(cè)定、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究、研究電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、氧化還原過(guò)程、催化反應(yīng)過(guò)程、有機(jī)電極過(guò)程、吸附現(xiàn)象等等。5、電化學(xué)分析法還因?yàn)樾盘?hào)易傳遞、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化以及儀器簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制、工業(yè)自動(dòng)控制和在線分析領(lǐng)域有著重要的地位。第24頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、研究體系大為擴(kuò)展：電極材料傳統(tǒng)材料：汞、固體金屬及氧化物、碳電極；新型材料：導(dǎo)電聚合物、半導(dǎo)體、固相嵌入型材料、有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料、各種電極表面修飾（如酶催化）。電解質(zhì)體系從水溶液介質(zhì)，擴(kuò)大到非水介質(zhì)：有機(jī)溶劑、熔鹽、離子液體、固體電解質(zhì)（聚合物、無(wú)機(jī)、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合等）當(dāng)代電化學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)第25頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、處理方法和理論模型開(kāi)始深入到分子水平

測(cè)試技術(shù)原位化和微觀化

采用原位界面測(cè)試技術(shù)和電極表面分析測(cè)試，從分子水平研究電化學(xué)體系，利用譜學(xué)電化學(xué)技術(shù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)物中間態(tài)、過(guò)渡態(tài)、激發(fā)態(tài)、嵌入相結(jié)構(gòu)變化、界面膜的組成結(jié)構(gòu)變化等，以求得在分子水平上認(rèn)識(shí)電極反應(yīng)機(jī)理，對(duì)電極—溶液界面的認(rèn)識(shí)取得突破，進(jìn)而揭示電極反應(yīng)的微觀規(guī)律。3、實(shí)驗(yàn)技術(shù)迅速提高創(chuàng)新電化學(xué)體系的理論化

理論模型和處理方法開(kāi)始深入到分子水平（分子模擬、結(jié)構(gòu)模擬；量子電化學(xué)）。計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬技術(shù)和微機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)在電化學(xué)中的應(yīng)用也正在迅速、廣泛地開(kāi)展。當(dāng)代電化學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)第26頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物電化學(xué)的未來(lái)發(fā)展電場(chǎng)在生長(zhǎng)發(fā)育中的重要作用：生物電檢測(cè)：用于醫(yī)療檢查

體表心電圖、肌電圖和腦電圖已經(jīng)分別用于檢查心臟、神經(jīng)肌和大腦；癌細(xì)胞在指數(shù)生長(zhǎng)期，其電荷最高，電泳速度最快，因此可用細(xì)胞電泳檢測(cè)腫瘤細(xì)胞。

導(dǎo)向作用：細(xì)胞遷移是發(fā)育中常見(jiàn)的現(xiàn)象，電場(chǎng)在其中有導(dǎo)向作用；抑制細(xì)胞生長(zhǎng)：對(duì)快速生長(zhǎng)的組織，尤其是腫瘤，由于腫瘤更顯電負(fù)性。如果用正電極施于腫瘤組織，以中和負(fù)電位，則腫瘤生長(zhǎng)會(huì)受到明顯抑制甚至萎縮；生物組織再生：研究表明，改變細(xì)胞的電性能可誘導(dǎo)蝌蚪尾巴再生。生物燃料電池為植入式醫(yī)療器件和生物芯片提供電能。第27頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電分析化學(xué)是利用物質(zhì)的電學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征和測(cè)量的科學(xué)，它是電化學(xué)和分析化學(xué)學(xué)科的重要組成部分，與其它學(xué)科，如物理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)以及生物學(xué)等有著密切的關(guān)系。電分析化學(xué)已經(jīng)建立了比較完整的理論體系。電分析化學(xué)既是現(xiàn)代分析化學(xué)的一個(gè)重要分支，又是一門表面科學(xué)，在研究表面現(xiàn)象和相界面過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。1.電分析化學(xué)方法是一種公認(rèn)的快速、靈敏、準(zhǔn)確的微量和痕量分析方法。溶出伏安法測(cè)定重金屬離子的濃度可以低至10-12mol/L，結(jié)合催化法，測(cè)定靈敏度可以達(dá)到10-14mol/L，如果結(jié)合生物酶的專一催化反應(yīng)，檢出限可以達(dá)到10-16mol/L，電分析儀器簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，特別是在有機(jī)、生物和藥物、環(huán)境分析中與越來(lái)越顯示出很大的潛力和優(yōu)越性。另外。在一些苛刻的環(huán)境條件下，如流動(dòng)的河流、非水化學(xué)流動(dòng)過(guò)程、熔巖及核反應(yīng)堆芯的流體中，電化學(xué)方法也是非常有用的。

第37頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)和電極反應(yīng)機(jī)理的研究，是電分析化學(xué)的另外一個(gè)重要方面。電極過(guò)程中常常包含有在溶液中或在電極表面上進(jìn)行的化學(xué)步驟、新相的生成和表面擴(kuò)散步驟等。電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)的研究在冶金、電鍍、有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的電合成、化學(xué)電源、化學(xué)傳感器以及金屬材料的腐蝕防護(hù)等方面都具有重要意義。3.物質(zhì)在電極上的氧化還原反應(yīng)機(jī)理是十分復(fù)雜的，但它的研究結(jié)果對(duì)許多學(xué)科都具有借鑒意義，特別是在生物化學(xué)和藥物學(xué)研究領(lǐng)域。例如，藥物在人體內(nèi)的代謝過(guò)程就是一個(gè)生物氧化還原過(guò)程，與藥物在電極上的氧化還原反應(yīng)具有某些相似性。從電極反應(yīng)的機(jī)理，可以了解這些藥物的生物氧化還原過(guò)程。亦可研究熱、光、氧、酒、酸、堿等對(duì)生物過(guò)程的影響，研究聯(lián)合作用、協(xié)同效應(yīng)和拒抗作用，研究人體中常見(jiàn)物質(zhì)的影響等，為藥物的臨床應(yīng)用和藥理藥效的研究提供理論依據(jù)。第38頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、化學(xué)電池(Electrochemicalcell)簡(jiǎn)單的化學(xué)電池是由兩組金屬-溶液體系組成的。每一個(gè)化學(xué)電池有兩個(gè)電極。分別浸入適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液中，用金屬導(dǎo)線從外部將兩個(gè)電極連接起來(lái)，同時(shí)使兩個(gè)電解質(zhì)溶液接觸，構(gòu)成電流通路。電子通過(guò)外電路導(dǎo)線從一個(gè)電極流到另一個(gè)電極，在溶液中帶正負(fù)電荷的離子從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域以輸送電荷，最后在金屬-溶液界面處發(fā)生電極反應(yīng)，即離子從電極上取得電子或?qū)㈦娮咏唤o電極，發(fā)生氧化-還原反應(yīng)。第39頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、電極電位(ElectrodePotential)金屬可以看成是由離子和自由電子組成。金屬離子以點(diǎn)陣排列，電子在其間運(yùn)動(dòng)。如果我們把金屬，例如鋅片，浸入合適的電解質(zhì)溶液（如ZnSO4）中，由于金屬中的化學(xué)勢(shì)大于溶液中的化學(xué)勢(shì)。鋅就不斷溶解下來(lái)進(jìn)入溶液中。進(jìn)入溶液中，電子被留在金屬片上，其結(jié)果是在金屬與溶液的界面上金屬帶負(fù)電，溶液帶正電，兩相間形成了雙電層，建立了電位差，這種雙電層將排斥繼續(xù)進(jìn)入溶液，金屬表面的負(fù)電荷對(duì)溶液中的又有吸引，形成了相間平衡電極電位。對(duì)于給定的電極而言，電極電位是一個(gè)確定的常量第40頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、電極的極化(PolarizationonElectrodes)在Ag|AgNO3電極體系中，在平衡狀態(tài)時(shí)，溶液中的銀離子不斷進(jìn)入金屬相，金屬相中的銀離子不斷進(jìn)入溶液，兩個(gè)過(guò)程速度相同，方向相反。此時(shí)電極電位等于電極體系的平衡電位。通常把金屬溶解過(guò)程叫陰極過(guò)程，如Ag→Ag++e。陽(yáng)離子由溶液析出在金屬電極上的過(guò)程叫陰極過(guò)程。如Ag++e→Ag。當(dāng)電極上有電流通過(guò)時(shí)，如果陰極電流比陽(yáng)極電流大，電極顯陰極性質(zhì)，陽(yáng)極電流比陰極大，電極顯陽(yáng)極性質(zhì)。上述電極的正向、逆向是同一個(gè)反應(yīng)，如果電流方向改變，電極反應(yīng)隨之向相反方向進(jìn)行，那么這種電極反應(yīng)就是可逆的。如果一電極的電極反應(yīng)是可逆的，通過(guò)電極的電流非常小，電極反應(yīng)是在平衡電位下進(jìn)行的，這種電極稱為可逆電極。象Ag|AgNO3等許多電極都可以近似作為可逆電極。只有可逆電極才滿足能斯程方程。當(dāng)較大的電流通過(guò)電池時(shí)，電極電位將偏離可逆電位，不再滿足能斯特方程，電極電位改變很大而產(chǎn)生的電流變化很小，這種現(xiàn)象稱為極化。極化是一種電極現(xiàn)象，電池的兩個(gè)極都可能發(fā)生極化。影響極化程度的因素很多，主要有電極的大小和形狀，電解質(zhì)溶液的組成，溫度，攪拌情況和電流密度等。第41頁(yè)，課件共44頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、電解(Electrolysis)電解裝置電流通過(guò)化學(xué)電池在電極上發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程叫電解。由于電解過(guò)程的迅速進(jìn)行，兩極間產(chǎn)生較大電流。隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，電活性物質(zhì)濃度降低，通過(guò)電解池的電流就逐漸減小，為了使電