《电化学原理》主要介绍水溶液电化学的基本原理。全书包括电化学热力学、电极与溶液界面的结构和性质、电极过程动力学和重要的实用电化学过程等四大部分内容;基本原理部分**叙述较成熟的基础理论,实用部分包含了气体电极、金属阳极过程、金属电沉积过程、半导体电化学与光电化学、化学电源等方面的基础知识。
《电化学原理》可作为高等院校材料科学与工程、电化学工程类专业的教学用书,也可供从事材料物理与化学、电化学、腐蚀与防护、电镀、电解、化学电源和电分析化学等工作的科学技术人员参考。

第1章 绪论
1.1 电化学科学的研究对象
1.2 电化学科学在实际生活中的应用
1.2.1 电化学工业
1.2.2 化学电源
1.2.3 金属的腐蚀与防护
1.3 电化学科学的发展简史和发展趋势
1.3.1 电化学科学的发展简史
1.3.2 电化学的发展趋势
1.4 电解质溶液的电导
1.4.1 电解质溶液的电导
1.4.2 离子淌度
1.4.3 离子迁移数
1.5 电解质溶液的活度与活度系数
1.5.1 复习有关活度的基本概念
1.5.2 离子活度和电解质活度
1.5.3 离子强度定律
思考题
例题
习题

第2章 电化学热力学
2.1 相间电位和电极电位
2.1.1 相间电位
2.1.2 金属接触电位
2.1.3 电极电位
2.1.4 **电位和相对电位
2.1.5 液体接界电位
2.2 电化学体系
2.2.1 原电池(自发电池)
2.2.2 电解池
2.2.3 腐蚀电池
2.2.4 浓差电池
2.3 平衡电极电位
2.3.1 电极的可逆性
2.3.2 可逆电极的电位
2.3.3 电极电位的测量
2.3.4 可逆电极类型
2.3.5 标准电极电位和标准电化序
2.4 不可逆电极
2.4.1 不可逆电极及其电位
2.4.2 不可逆电极类型
2.4.3 可逆电位与不可逆电极电位的判别
2.4.4 影响电极电位的因素
2.5 电位pH图
2.5.1 化学反应和电极反应的平衡条件
2.5.2 水的电化学平衡图
2.5.3 金属的电化学平衡图
2.5.4 电位pH图的局限性
思考题
例题
习题

第3章 电极/溶液界面的结构与性质
3.1 概 述
3.1.1 研究电极/溶液界面性质的意义
3.1.2 理想极化电极
3.2 电毛细现象
3.2.1 电毛细曲线及其测定
3.2.2 电毛线曲线的微分方程
3.2.3 离子表面剩余量
3.3 双电层的微分电容
3.3.1 双电层的电容
3.3.2 微分电容的测量
3.3.3 微分电容曲线
3.4 双电层的结构
3.4.1 电极/溶液界面的基本结构
3.4.2 斯特恩(Stern)模型
3.4.3 紧密层的结构
3.5 零电荷电位
3.6 电极/溶液界面的吸附现象
3.6.1 无机离子的吸附
3.6.2 有机物的吸附
3.6.3 氢原子和氧的吸附
思考题
例题
习题

第4章 电极过程概述
4.1 电极的极化现象
4.1.1 什么是电极的极化
4.1.2 电极极化的原因
4.1.3 极化曲线
4.1.4 极化曲线的测量
4.2 原电池和电解池的极化图139 4.3 电极过程的基本历程和速度控制步骤
4.3.1 电极过程的基本历程
4.3.2 电极过程的速度控制步骤
4.3.3 准平衡态
4.4 电极过程的特征
思考题
例题
习题

第5章 液相传质步骤动力学
5.1 液相传质的三种方式
5.1.1 液相传质的三种方式
5.1.2 液相传质三种方式的相对比较
5.1.3 液相传质三种方式的相互影响
5.2 稳态扩散过程
5.2.1 理想条件下的稳态扩散
5.2.2 真实条件下的稳态扩散过程
5.2.3 旋转圆盘电极
5.2.4 电迁移对稳态扩散过程的影响
5.3 浓差极化的规律和浓差极化的判别方法
5.3.1 浓差极化的规律
5.3.2 浓差极化的判别方法
5.4 非稳态扩散过程
5.4.1 菲克第二定律
5.4.2 平面电极上的非稳态扩散
5.4.3 球形电极上的非稳态扩散
5.5 滴汞电极的扩散电流
5.5.1 滴汞电极及其基本性质
5.5.2 滴汞电极的扩散极谱电流--依科维奇(Ilkovic)公式
5.5.3 极谱波
思考题
例题
习题

第6章 电子转移步骤动力学
6.1 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响
6.1.1 电极电位对电子转移步骤活化能的影响
6.1.2 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响
6.2 电子转移步骤的基本动力学参数
6.2.1 交换电流密度j
6.2.2 交换电流密度与电极反应的动力学特性
6.2.3 电极反应速度常数K
6.3 稳态电化学极化规律
6.3.1 电化学极化的基本实验事实
6.3.2 巴特勒伏尔摩(ButlerVolmer)方程
6.3.3 高过电位下的电化学极化规律
6.3.4 低过电位下的电化学极化规律
6.3.5 稳态极化曲线法测量基本动力学参数
6.4 多电子的电极反应
6.4.1 多电子电极反应
6.4.2 多电子转移步骤的动力学规律
6.5 双电层结构对电化学反应速度的影响(ψ1效应)
6.6 电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律
6.6.1 混合控制时的动力学规律
6.6.2 电化学极化规律和浓差极化规律的比较
6.7 电子转移步骤量子理论简介
6.7.1 电子跃迁的隧道效应
6.7.2 弗兰克康东(FrankCondon)原理
6.7.3 金属和溶液中电子能级的分布
6.7.4 电极/溶液界面的电子跃迁
6.7.5 平衡电位下和电极极化时的电子跃迁
思考题
例题
习题

第7章 气体电极过程
7.1 研究氢电极过程的重要意义
7.1.1 氢电极
7.1.2 研究氢电极过程的意义
7.2 氢电极的阴极过程
7.2.1 氢离子在阴极上的还原过程
7.2.2 析氢过电位及其影响因素
7.2.3 析氢反应过程的机理
7.3 氢电极的阳极过程
7.4 研 究氧电极过程的意义和存在的困难
7.4.1 研究氧电极过程的意义
7.4.2 研究氧电极过程的困难
7.5 氧的阳极析出反应
7.5.1 氧的析出过程
7.5.2 氧过电位
7.5.3 氧电极阳极过程的可能机理
7.6 氧的阴极还原过程
7.6.1 氧阴极还原反应的基本历程
7.6.2 氧在汞表面上阴极还原的反应历程
思考题
习题

第8章 金属的阳极过程
8.1 金属阳极过程的特点
8.2 金属的钝化
8.2.1 金属钝化的原因
8.2.2 成相膜理论
8.2.3 吸附理论
8.3 影响金属阳极过程的主要因素
8.3.1 金属本性的影响
8.3.2 溶液组成的影响
8.4 钝态金属的活化
思考题
习题

第9章 金属的电沉积过程
9.1 金属电沉积的基本历程和特点
9.1.1 金属电沉积的基本历程
9.1.2 金属电沉积过程的特点
9.2 金属的阴极还原过程
9.2.1 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性
9.2.2 简单金属离子的阴极还原
9.2.3 金属络离子的阴极还原
9.3 金属电结晶过程
9.3.1 盐溶液中的结晶过程
9.3.2 电结晶形核过程
9.3.3 在已有晶面上的延续生长
思考题
习题

第10章 半导体电化学与光电化学基础
10.1 半导体的基本性质
10.1.1 半导体的能带结构简介
10.1.2 半导体中的状态密度与载流子的分布
10.2 半导体/溶液界面的结构与性质
10.2.1 半导体/溶液界面的基本图像
10.2.2 空间电荷层的不同表现形式
10.2.3 半导体/溶液界面的电位分布
10.3 半导体/溶液界面上的电荷传递
10.3.1 平衡电位下的电荷传递
10.3.2 非平衡条件下(极化时)的电荷传递
10.4 半导体/溶液界面上的光电化学
10.4.1 半导体/溶液界面的光电效应
10.4.2 光电化学电池
思考题

第11章 化学电源
11.1 化学电池的基本性能
11.1.1 电池电动势
11.1.2 充、放电过程中的电极极化及端电压随时间的变化
11.1.3 容量
11.1.4 自放电
11.1.5 电池的效率
11.2 电池反应动力学
11.2.1 伴有离子和电子传递的固相反应
11.2.2 反应生成物参与的固、液相反应
11.2.3 反应生成物溶解、再析出反应
11.3 一次电池
11.3.1 锰干电池
11.3.2 碱锰电池
11.4 二次电池339 11.4.1 铅酸蓄电池
11.4.2 碱性蓄电池
11.4.3 镍金属氢化物电池
思考题

第12章 燃料电池
12.1 燃料电池的基本概念、基本原理和分类
12.1.1 燃料电池的概念、特点及其发展史
12.1.2 燃料电池的基本原理
12.1.3 燃料电池的分类方法
12.2 燃料电池的效率及其影响因素
12.2.1 燃料电池的效率
12.2.2 影响燃料电池实际效率的因素
12.3 碱性燃料电池
12.3.1 碱性燃料电池的工作原理
12.3.2 碱性燃料电池的关键部件
12.4 磷酸燃料电池
12.4.1 磷酸燃料电池的工作原理
12.4.2 磷酸燃料电池的关键部件
12.5 质子交换膜燃料电池
12.5.1 质子交换膜燃料电池的工作原理
12.5.2 质子交换膜燃料电池的关键部件
12.6 熔融碳酸盐燃料电池
12.6.1 熔融碳酸盐燃料电池的工作原理
12.6.2 熔融碳酸盐燃料电池的关键部件
12.7 固体氧化物燃料电池
12.7.1 固体氧化物燃料电池的工作原理
12.7.2 固体氧化物燃料电池的关键部件
思考题
部分习题答案
附录
参考文献
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本书原版是根据航空工业高等院校教材会议制订的腐蚀与防护专业电化学课教学大纲,结合北京航空航天大学腐蚀与防护专业多年来电化学课程的教学实践所编写的,于1989年出版,以作为该专业的教材。
为了适应按材料科学与工程一级学科培养大学本科生的需要,以及电化学学科和材料学科发展的需要,在修订版(1999年)中删减了部分应用很少的基础理论知识及数学推导,增加了金属阳极过程、金属电沉积过程和化学电源等方面的简要介绍。本次修订,本着相同的原则、并根据近年来按材料科学与工程一级学科培养研究生和本科生的教学经验,除对原章节作简单修订外,还增补了半导体电化学与光电化学基础、燃料电池等内容。
本书**介绍电化学的基本概念、基本规律和基本理论,侧重于物理概念的叙述,尽可能减少繁琐的数学推导,并力求由浅入深,深广适度。每章后附有思考题与习题,以利于学生自学和复习时参考。
全书的计划学时为50~60学时。学习本课程前,学生应已学完物理化学、金属学原理、电工与电子学等课程。由于学完本课程后,可进一步选修电化学测试技术、金属腐蚀与防护、化学电源等各类专业课程,所以本书只涉及电化学的基本理论问题,不包括电化学测试技术和电化学在工程中的具体应用。
本书基本上采用国际单位制(SI)的基本单位及其导出单位,同时也使用一些可与SI制单位并用的我国法定计量单位,如升(L)、转每秒(r/s)等。
在本书的前两版中,原版的液相传质步骤动力学和气体电极两章由刘宝俊编写,修订版增加的化学电源部分由敖建平编写,其他章节由李荻编写。本次再版中,第10章由刁鹏、李荻编写,第12章由刁鹏编写,第1章由刁鹏修订,其余章节的修订与全书的统编由李荻负责。
在编写过程中,曾援用了部分参考书(见参考文献目录)中的一些图表数据,特向有关作者致谢。
本书承蒙张琦教授审阅,提出了宝贵意见,特此表示衷心感谢。
由于编者水平所限,书中缺点和错误在所难免,欢迎读者批评指正。