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工业电化学基础 |
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工业电化学基础 |
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基本信息·出版社：化学工业出版社
·页码：282 页
·出版日期：2009年09月
·ISBN：7122063496/9787122063496
·条形码：9787122063496
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
内容简介 工业电化学基础谢德明童少平楼白杨主编《工业电化学基础》是电化学专业入门学习的基础读物，主要针对电化学基础知识甚至是物理化学基础知识功底不足的读者。书中内容深入浅出、图文并茂，尤其对少数较抽象的理论，采用与宏观事物类比或采用大量形象生动的图示来加以说明，并尽量使用通俗易懂的语言以帮助读者理解。
《工业电化学基础》既适合作为高等院校电化学专业课程教材，也适合环境保护、生物医药、机械制造、电子电气、化学工业、车辆船舶、轻工、建筑、冶金、能源、军工等领域从事与电化学相关的工程设计、技术开发、产品检测、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人员阅读。
编辑推荐 《工业电化学基础》为化学工业出版社出版。
目录 0绪论
0.1 电化学定义及研究内容
0.2 电化学现象普遍存在于自然界
0.3 电化学技术应用的广泛性
0.3.1 化学电源
0.3.2 金属的腐蚀与防护
0.3.3 电解
0.3.4 金属的表面精饰与电化学加工
0.3.5 有机电化学
0.3.6 生物电化学
0.3.7 光电化学
0.3.8 环境电化学
0.3.9 电化学分析及检测
0.4 电化学史话
习题
参考文献15
第1章 化学电池、电极与电解质溶液
1.1 化学电池
1.1.1 原电池的发现
1.1.2 化学电池的若干常识
1.2 电极反应与法拉第定律
1.3 电解质溶液
1.3.1 两类导体
1.3.2 离子的迁移数及电迁移率
1.3.3 离子迁移数的测定方法
1.3.4 电导、电导率、摩尔电导率
1.3.5 离子的平均活度和平均活度因子
1.3.6 电解质溶液理论
习题
参考文献
第2章 实用化学电池与电解的应用
2.1 可逆电池与可逆电极
2.1.1 可逆电池
2.1.2 可逆电极
2.2 实用化学电源
2.2.1 电池的组成
2.2.2 化学电源的主要性能指标
2.2.3 化学电源的分类
2.2.4 电池性能的测试
2.2.5 二次电池的化成与分容
2.2.6 常用电池简介
2.2.7 废旧电池的危害
2.3 电解的应用
2.3.1 氯碱工业
2.3.2 铜的电解精炼和铝的冶炼
2.3.3 电镀与电刷镀
2.3.4 电铸
2.3.5 阳极氧化
2.3.6 电抛光与电解加工
2.3.7 电泳
2.3.8 电渗析
2.3.9 电化学除油
习题
参考文献
第3章 电极电势与电池电动势
3.1 电极电位的产生
3.1.1 “电极/溶液”界面电势差
3.1.2 胶体双电层
3.1.3 接触电势
3.1.4 液体接界电势及其消除
3.1.5 其它因素引起的电极电势
3.2 电池电动势的组成与测量、标准电极电势
3.2.1 内电位
3.2.2 电池电动势的组成
3.2.3 标准氢电极和标准电极电势
3.2.4 电动势的测定方法
3.3 “电极/溶液”界面的基本性质
3.3.1 研究“电极/溶液”界面性质的意义
3.3.2 电毛细曲线和微分电容曲线
3.3.3 关于电子导体和离子导体界面的真实图景
习题
参考文献
第4章 平衡态电化学
4.1 自发变化的自由能与电池电动势
4.2 能斯特方程
4.2.1 电池反应的能斯特方程
4.2.2 电池电动势与热力学函数的关系
4.2.3 电极电势的能斯特方程式
4.3 浓差电池电动势的计算
4.4 液体接界电势
4.5 电化学势
习题
参考文献
第5章 电极过程动力学
5.1 分解电压与极化
5.1.1 分解电压
5.1.2 电化学极化和浓差极化
5.1.3 极化曲线
5.1.4 电解池中两极的电解产物
5.1.5 金属离子的分离和离子共同析出
5.2 电极反应的若干基础知识
5.2.1 电极反应的特点
5.2.2 电极反应速率的表示方法
5.2.3 电极反应的基本历程
5.2.4 电极过程的控制步骤
5.2.5 如何研究电极过程动力学
5.3 “电极/溶液”界面附近液相中的传质过程
5.3.1 研究液相中传质动力学的意义
5.3.2 扩散、电迁移、对流
5.3.3 理想状态下的稳态扩散
5.3.4 平面电极上切向液流中的传质过程
5.3.5 浓差极化曲线
5.3.6 稳态扩散与非稳态扩散
5.3.7 静止液体中平面电极上的非稳态扩散过程
5.3.8 双电层充放电对暂态电极过程的影响
5.4 电化学步骤的动力学
5.4.1 改变电极电势对电化学步骤活化能的影响
5.4.2 电化学步骤的基本动力学参数
5.4.3 电化学极化对净反应速率的影响
5.4.4 电化学极化与i/i0的关系
5.4.5 平衡电势
5.4.6 浓度极化对电化学步骤反应速度和极化曲线的
影响
5.4.7 影响电极反应速率的因素
5.5 氢与氧的电极过程
5.5.1 氢析出反应
5.5.2 分子氢的氧化
5.5.3 氧的电还原
5.5.4 氧析出反应
5.6 金属电极过程
5.6.1 金属的还原过程
5.6.2 金属的阳极溶解与钝化现象
习题
参考文献
第6章 电化学测试技术
6.1 三电极体系
6.1.1 工作电极
6.1.2 辅助电极
6.1.3 参比电极
6.1.4 电解质溶液
6.1.5 隔膜
6.1.6 盐桥
6.1.7 鲁金毛细管
6.1.8 电解池
6.2 电化学测试仪器
6.3 电极动力学过程的研究方法
6.3.1 暂态与稳态
6.3.2 控制电流法和控制电位法
6.4 常见电化学测量技术
6.4.1 旋转圆盘电极
6.4.2 循环伏安法
6.5 电化学研究方法的发展趋势
6.5.1 传统电化学研究技术
6.5.2 谱学电化学
6.5.3 组合电化学
习题
参考文献
第7章 电化学交流阻抗
7.1 阻抗之电工学基础
7.2 电极过程的等效电路
7.2.1 研究电极的等效电路
7.2.2 电解槽的等效电路
7.3 电化学阻抗的基本条件及其解析
7.3.1 电化学阻抗的定义及其四个基本条件
7.3.2 EIS谱图的解析
7.4 简单电化学系统的EIS谱图
7.5 电化学阻抗谱方法研究评价有机涂层
7.5.1 涂层性能的EIS测试方法
7.5.2 浸泡初期涂层体系的阻抗谱特征
7.5.3 浸泡中期涂层体系的阻抗谱特征
7.5.4 浸泡后期涂层体系的阻抗谱特征
7.5.5 涂层防护性能的评价
习题
参考文献
第8章 金属的腐蚀与防护
8.1 金属腐蚀的机理
8.1.1 金属腐蚀的本质
8.1.2 化学腐蚀与电化学腐蚀
8.1.3 腐蚀电池
8.1.4 电化学腐蚀的次生过程
8.1.5 腐蚀极化图
8.1.6 腐蚀动力学
8.2 金属腐蚀破坏的形态
8.2.1 全面腐蚀
8.2.2 局部腐蚀
8.3 金属在自然环境中的腐蚀
8.3.1 大气腐蚀
8.3.2 土壤腐蚀
8.3.3 淡水腐蚀
8.3.4 海水腐蚀
8.4 金属的防腐
8.4.1 金属的防腐蚀机理
8.4.2 金属腐蚀的控制
8.4.3 腐蚀防护设计
习题
参考文献
……
序言 早期的物理化学杂志大部分为电化学方面的内容。电化学现象的普遍存在，使该学科具有历史悠久、应用广泛和生命力强的特点，在科技迅速发展的今天，电化学原理和技术正发挥着重要的作用。例如，电化学在能量转化、能量储藏、人类生存环境的改善、生命科学、金属材料的腐蚀与防护、材料制备、信息科学等诸多领域都有着广泛的应用。
在环境保护、生物生命、医学医药、机械制造、电工电子、化学化工、车辆船舶、轻工家电、建筑装饰、冶金能源、军工等部门都有大量从事电化学工程设计、技术开发、产品检测、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人员，这些工程技术人员大多并非电化学科班出身，由于缺乏电化学知识而经常犯一些常识性错误，这对生产、科研是极为不利的。
应用到电化学知识的学科与专业非常多，也有不少电化学类的专业书籍出版，但是适合用作非电化学专业的读者学习电化学知识的书籍却很少。然而非电化学专业用到电化学知识的人要远远多于电化学专业的人。电化学交叉学科对易教、易学的电化学书籍的需求越来越迫切。
现代科学技术发展非常迅速，太多要学的知识使得人们没有精力学习；现代科学技术一方面要求精、专，另一方面要求博，即相关的知识都需要知道一些。这些都需要一本合适的链接书籍。使得读者用最少的时间，掌握最多的系统知识。
鉴于上述原因，作者集多年教学、科研、生产、销售等经验，主要针对电化学基础知识甚至是物理化学基础知识的功底不足的读者编写了此书。
电化学知识往往分散在物理化学与电化学类教材中，并且这两类教材往往忽视了电化学中最基础、最简单的术语的解释说明，而多数高中教材或讲义也没有相应的铺垫，这两点造成了读者学习的困难。因此本书加入了物理化学中的电化学基础部分，并进行了适当扩充、深化。同时，书中安排了大量的照片、插图和表格等。对少数较抽象的理论内容，书中采用与宏观事物类比或采用大量形象生动的图示来加以说明，并尽量使用浅显易懂的语言。这些既有利于读者理解教学内容，又丰富、活跃了版面，可以起到激发读者兴趣的作用。
本书的出版得到浙江工业大学专著与研究生教材出版基金(基金编号20070202)以及浙江省自然科学基金Y406234资助，特此表示衷心的感谢。在此也向有关文献的作者表示诚挚谢意以及向可能被遗漏的参考文献的作者表示歉意和谢意。由于水平所限，书中难免有不足之处，欢迎读者批评指教。
浙江工业大学的谢德明博士、童少平博士、楼白杨博士编写了绪论与第1、3、6、7、8章，华北水利水电学院的冯霄博士编写了第2、5章，同济大学的曹江林博士、吴冰博士编写了第4章，中山市电赢科技有限公司提供了部分图、表和数据，全书由谢德明统稿。
现代社会，竞争十分激烈，机遇总是落在有准备的人身上，如果本书对读者有益，作者将备感欣慰。
文摘 插图：
0.3.5 有机电化学
有机电化学在如下领域中得到了重要的应用：a.有机合成，即有机电解合成；b.有机高分子的合成；c.有机导电聚合物的合成；d.新的能源工业，如有机电池、全塑料电池；e.显示组件、敏感组件等；f.物质变换、改质等；g.处理环境污染；h.仿生合成等。这些应用技术在本质上都是环境污染小、节省资源和能源的可持续发展的技术，即绿色技术。如合成对氨基苯酚，它是制扑热息痛等药物和染料、橡胶助剂的中间体，国内目前主要以对硝基氯苯为原料，经加压水解、酸化、还原制得。其原料成本高，生产时间长，“三废”污染严重。如用有机电解合成法，以硝基苯为原料电解还原一步就可以得到对氨基苯酚。其原料成本低，生产流程短，“三废”污染少，不需要贵金属催化剂和加压设备，可以在常温常压下操作，生产环境安全，经济效益好。
0.3.6 生物电化学
生命过程总是伴随着电化学过程，如营养物质的吸收和加工，神经系统中信息的传递，视觉的产生、物质氧化过程的能量储存，肌肉的运动等。下面举几个常见的例子：a.神经系统实质上是生物电的调控系统，生物电的起因可归结为细胞膜内外两侧的电位差。b.生物体内的活细胞可模拟为燃料电池，代谢作用就和燃料电池的工作相当。c.西施——翩若惊鸿、闭月羞花、美目盼兮、巧笑倩兮……实际上就是观察者从视网膜到神经再到大脑的一串电化学过程最终在人脑的处理结果。d.当把外来材料植入心脏后，血液和异物的接触常引起血凝和血栓，从而可能引起人的突然死亡。血凝的发生与植入物和血液之间的界面电位差有关。当“金属／血液”界面的电极电位为正时，很容易出现血凝。相反，电位为负时，很少或几乎没有血凝。这一发现很可能成为解决血凝问题的关键。
生命物质是荷电的微粒或分子，生命现象最基本的过程是电荷运动，电化学是生命科学中最基础的相关学科。因此可以应用电化学方法研究生物体内各种器官的生理规律及其变化，这在生物学、特别是医学上已有广泛应用，如心电图、脑电图等。对生物电化学的深入研究，可能为理解与揭示生命的奥秘，促进人类健康长寿，提供有力的科学手段。
