電化學第二章

電化學第二章第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章電解質(zhì)溶液（理論）

2.1離子水化2.2

電解質(zhì)活度和離子活度（濃度）2.3離子在化學勢梯度作用下的運動——擴散2.4離子在電場作用下的運動——電遷移第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§2—1離子水化常見電解質(zhì)溶液：以電解質(zhì)與水形成的電解質(zhì)水溶液的特性：主要由水及電解質(zhì)所形成的離子所反應出來。表現(xiàn)在兩個方面：離子與水分子間的相互作用離子與離子間的相互作用一.兩類電解質(zhì)第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電解質(zhì)的概念:有能力在水溶液中形成自由移動之離子的物質(zhì)。2.電解質(zhì)的種類（1）按結(jié)構分a.電解質(zhì)是離子鍵化合物，其自身就是由離子組成的離子晶體，稱之為真實的電解質(zhì)。b.電解質(zhì)是共價化合物，它本身并不是離子，只是在一定條件下通過溶質(zhì)與溶劑間的化學作用才能使之解離成離子，這類電解質(zhì)稱為可能的電解質(zhì)。第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）解離度的大小分：強電解質(zhì)：解離度大于30%的電解質(zhì)為強電解質(zhì)弱電解質(zhì)：解離度小于3%的電解質(zhì)為弱電解質(zhì)（3）電解質(zhì)在溶液中的狀態(tài)分：非締合式電解質(zhì)：溶液中的溶質(zhì)全部以單個的可以自由移動的離子形式存在。締合式電解質(zhì)：溶液中的溶質(zhì)除了單個的可自由移動外，還存在以化學鍵結(jié)合的未解離的分子，或者是由兩個或兩個以上的離子靠靜電作用而形成的締合體。第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二.水的結(jié)構1.水分子中氧原子的SP3雜化軌道2.O-H鍵的形成，鍵角（104.5°）3.水分子的極性：極性分子，偶極距：6.17×10-30C·m4.氫鍵:是具有飽和性和方向性的分子間力，鍵能僅為18.8kJ.mol-15.流冰結(jié)構及其與氫鍵的關系

第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三.水化焓1.離子水化:由于離子在水中出現(xiàn)而引起水結(jié)構上的總體變化包括兩部分a.離子體積增大，運動困難b.稍遠水分子也受到離子電場的影響，原有結(jié)構遭破壞2.離子的溶劑化焓一定的溫度下，1mol自由氣態(tài)離子由真空中轉(zhuǎn)移到大量溶劑中形成無限稀釋溶液過程的焓變。第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體：Uo：升華熱（焓）；ΔHB：晶體直接溶解焓如果溶液中存在正負兩種離子：四.離子水化數(shù)1.電場作用空間：離子周圍存在一個對分子有明顯作用的電場空間2.離子水化數(shù)：電場作用空間內(nèi)含有的水分子數(shù)第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.離子水化層結(jié)構：a.原子化或化學水化b.二級水化或物理水化§2-2電解質(zhì)活度和離子活度一.活度的基本概念兩大定律拉烏爾亨利溶劑溶質(zhì)無限稀釋時，（1）第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月此時溶液不適應（1）式溶劑溶質(zhì)不同表達式以摩爾分數(shù)標度的活度系數(shù)以物質(zhì)的量濃度標度的活度系數(shù)以質(zhì)量摩爾濃度標度的活度系數(shù)第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三種活度系數(shù)間的關系：二.離子活度和電解質(zhì)活度主要是考核電解質(zhì)電離成離子后，離子的活度與活度系數(shù)第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

令

則有第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月電解質(zhì)活度a,則有另外有第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三.離子強度定律1921年，路易斯（Lewis）總結(jié)了一個規(guī)律1.電解質(zhì)活度系數(shù)有關的無關的：平均活度系數(shù)r±溶液中總的離子濃度和離子電荷離子本性2.定律：a.離子強度I:第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月b.活度系數(shù)與離子強度關系A只與溫度有關，該式只適用于I<0.01四.粒子間相互作用與活度系數(shù)1.離子氛理論的應用2.離子水化的影響第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.3離子在化學勢梯度作用下的運動——擴散2.3.1穩(wěn)態(tài)擴散在溶液體內(nèi)進行著各種過程與時間無關，就是穩(wěn)態(tài)過程。化學勢：（C1>C2）功：第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月或：（1mol）（cmol）擴散流量（菲克第一定律）第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月擴散系數(shù)：D=理想狀態(tài)，BRT非理想狀態(tài)，2.3.2非穩(wěn)態(tài)擴散在溶液中，擴散量隨時間而變化的過程，稱為非穩(wěn)態(tài)擴散或暫態(tài)過程。（菲克第二擴散定律）第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)擴散的對比1.公式：c=f（x）穩(wěn)態(tài)c=f（x，t）非穩(wěn)態(tài)2.物質(zhì)的任何存在形式，對于穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)來說公式都是適用的。第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.4離子在電場作用下的運動——電遷移電遷移：離子在電場力推動下進行的運動。電遷流量：單位時間單位面積上通過的離子摩數(shù)。2.4.1電導率與當量電導率1.電導率：a.基本概念導體面積A和長度均為1時的電導。單位為s.m-1b.影響因素：電解質(zhì)本質(zhì)，溶劑，溫度，溶液的濃度等。第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.摩爾電導率（）a.基本概念：在兩個距離為單位長度的平行板電極間的溶液中含有1mol電解質(zhì)時，溶液所具有的電導率就是摩爾電導率。第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月在兩個距離為單位長度的平行板電極間的溶液中含有1N電解質(zhì)時，溶液所具有的電導率就是當量電導率：b.無限稀溶液的當量電導率：隨溶液濃度而趨近于一極限值c.柯勞許經(jīng)驗式式中是個常數(shù)第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2離子常用淌度與絕對淌度1.淌度：單位電場強度下離子的遷移速度，可稱為離子常用淌度，通常簡稱為離子淌度。

或2.當量電導率與離子淌度關系

或第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電場作用下的絕對淌度a.基本概念：單位電場力作用下離子的運動速度b.表達式也表達出了絕對淌度與常用淌度的關系第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3離子淌度與擴散系數(shù)的關系1.離子擴散系數(shù)與絕對淌度表達式正離子

負離子第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.離子擴散系數(shù)與常用淌度的關系表達式正離子

負離子第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.通用式a.表達式：b.只考慮了庫侖力的作用，其他力沒有考慮2.4.4離子遷移系數(shù)1.遷移數(shù)：溶液中離子所傳送的電流量份額的大小，用t表示。第30頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.表達式：3.遷移數(shù)的和：無論溶液中存在幾種離子，所