应用化学系课件第1章电子效应

应用电化学教师：江莉材料科学与工程学院12011-2012第二学期课程安排•讲课：48学时学分：3 学分•专业必修课•闭卷考试平时成绩20% + 期末考试成绩80%2课程的地位与任务《应用电化学》是一门利用电化学基本原理，解决科学研究和生产实际中涉及电化学应用领域内有关金属腐蚀、金属电沉积及化学电源等方面的实际问题的课程。

3•电化学的定义Ø研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学。

Ø研究电能与化学能相互转化及转化过程规律的科学。

Ø研究电与化学变化之间的关系，即立足于物质与电流的磁、热、化学作用。

Ø研究电化学平衡（热力学范畴）与电化学反应速度（动力学范畴）的科学。

Ø研究带电界面上所发生现象的科学。

Ø研究载流子（电子、空穴、离子）在电化学体系（特别是离子导体和电子导体的相界面及其邻近区域）中的输运和反应规律的科学。

4国际电化学会的专业分会（1）基础界面电化学；•跟踪“电极/溶液”界面在电化学反应过程中的实时变化，通过建立合理的物理模型，推测“电极/溶液”界面及电化学反应的真实物理图景、明确电化学反应机理。

（2）电极和电解材料；（3）分析电化学；•现代电分析技术领域，包括新的方法学、传感器、检测器及各种微体系（4）分子电化学；•通过电子控制分子器件进而控制体系的氧化还原过程。

5国际电化学会的专业分会（5）电化学的能量转换；•燃料电池（6）腐蚀、电沉积和表面处理；•电镀、电泳、阳极氧化（7）工业电化学和电化学工艺学；•涉及电化学技术在工业中的应用，工艺的改进和调试（8）生物电化学；•电化学及实验方法研究生物现象的边缘分支学科,生物电化学传感等电分析方法在活体和非活体中生物物质检测及医药分析6美国电化学会的学术分会（1）电池；（2）腐蚀；（3）介电体科学和技术；（4）沉积；（5）电子学; （6）能源技术;（7）高温材料；（8）工业电解和电化学工艺；（9）荧光和显示材料；（10）有机生物电化学；（11）物理电化学；（12）传感器78应用电化学的主要研究领域9课程的地位与任务•本课程的基本教学内容包括八大部分：（1）电化学理论基础（6学时）；（2）电催化过程（6学时）；（3）化学电源（6学时）；（4）金属的表面精饰（6学时）；（5）无机物的电解工业（6学时）；（6）有机物的电解合成（6学时）；（7）电化学传感器（4学时）；（8）电化学腐蚀与防护（6学时）。

第四章电子效应理论与空间效应3. 1概述3.2诱导效应3. 3共辘效应3. 4场效应3. 5空间效应因此把分子内电子云密度和分布受自身结构和外界因素影响而发生的 变化，以及这种变化对化合物（特别是有机化合物）分子的理、化性质所 产生的影响叫电子效应。

电子效应理论对于定性判断一个化合物的物理化学性质是很重要的。

片子内影响电子云密度和分布的因素，即导致电子效应产生的原因 效应可以分作三种类型，可用下图表示：r 诱导效应：由于组成分子的原子之间电负性的差异而产生，通过共价键而传递的电子效应。

共觇效应：由于分子中的共純体系而产生，通过共轨链 原子种类原子之间连接顺序和方式 歼外所处体系的类型 部环境共存物质的类型及浓度 「稳定性 熔沸点 物理学性质彳溶解度 I 生物学性质 I 及功能等—分子中电子云 的密度及分布 ¥ 「反应类型" 反应方向化学性质、反应速度产物种类及产率 I 等子效应的类型而传递的电子沁I场效应：由于分子中极性基团的分布与空间关系而产生，通过空间而传递的效应叫场效应。

按分子是否发生变化还可将电子效应分子两类，即：由静态电子效丿'必即分子不经历化学变化，主要受分子结构因素影响电乜安牛｛而長星的虽孚效应；的类型I动态电子效应：則令子在化学反应'中受外界因素影响而产生的电子3.1. 3空间效应效应。

把由于分子中原子或基团的空间排布方式和拥挤程度不同而产生的对分子理、化性质的影响叫空间效应。

空间效应亦可对分子的稳定性、反应性产生影响，但这种影响没有电子效应那么直接和明显。

其影响的大小视其空间因素的变化，也就是说这种效应有一个量变到质变的演化过程。

3. 2. 1. 1静态诱导效应产生的原因及表示静态诱导效应是由于分子中原子（或基团）间电负性差异而产生的。

常见原子的电负性H2.1Li 1,0C2.5 N3.0 0 3.5 F4.0 Na 0.9Si 1.8 P2.1 S2.5 Cl 3.0 K0.8As 2.0 Se2.4 Br2.812.5例如：也3 也2 CH2CH3 CH 3 CH 2 CH 2CH 2 Cl非极性分子 极性分子2. 萨效应 蠢诱导效应6-*—H"在上式中：”表示诱导效应(inductive effects I)电子云变化的方向§+5_“”或“”表示由于电子云变化而导致某些原子或基团上带部分正电荷或负电荷。

应用电化学课件目录•电化学基础•电化学应用•电极材料•电化学性能测试与表征•电化学在能源领域的应用•电化学在环境领域的应用•电化学在生物医学领域的应用01电化学基础电化学体系原电池将化学能转变为电能的装置，如丹尼尔电池、铅蓄电池等。

电解池通过外加电源使电解质溶液或熔融电解质发生电解反应的装置，如电解水、电解熔融氯化钠等。

电镀池利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，如镀锌、镀银等。

电极上发生的氧化或还原反应，决定电池的电压和电流。

电极反应电极电位电极极化电极反应的趋势和程度，受温度、压力、浓度等因素影响。

电极上有电流通过时，电极电位偏离平衡电位的现象。

030201电极过程在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物，如酸、碱、盐等。

电解质电解质溶液中正负离子在电场作用下的定向移动。

离子迁移衡量电解质溶液导电能力的物理量，与溶液中离子浓度和迁移率有关。

电导率电解质溶液02电化学应用1 2 3介绍干电池、铅酸电池、锂离子电池等常见电池的工作原理、性能特点及应用领域。

电池种类与工作原理阐述燃料电池的工作原理，包括氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池等，以及关键技术和挑战。

燃料电池原理与技术讲解电池性能的主要评价指标，如电压、容量、能量密度、功率密度等，以及测试方法和标准。

电池性能评价电池与燃料电池03电镀层性能评价讲解电镀层性能的主要评价指标，如结合力、耐腐蚀性、硬度等，以及测试方法和标准。

01电解原理及应用阐述电解的基本原理，包括电解质的选择、电极反应和电解过程控制等，以及电解在冶金、化工等领域的应用。

02电镀原理及技术介绍电镀的基本原理，包括电镀液的组成、电极过程、镀层结构和性能等，以及电镀工艺和设备。

电解与电镀阐述电化学传感器的工作原理，包括离子选择性电极、气敏电极、生物传感器等，以及传感器的响应机制和选择性。

电化学传感器原理介绍电化学传感器在环境监测、生物医学、食品安全等领域的应用，如pH 计、血糖仪、气体检测仪等。