吉林大学：《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 电化学（9/13）

四、离子的电迁移和迁移数 1.离子的电迁移现象 A B 444644* 阳 ++ + 阴 极 二二 + + 十 + +++ 极 + 阳极区A中间区B阴极区 1

1 四、离子的电迁移和迁移数 1. 离子的电迁移现象

(1)在两电极间放电解质溶液，通电前溶液 是均匀的，用惰性电极 电解质溶液分三部分： 阳极区，中间区，阴极区 (2)通电后：正离子从阳极区迁出三个 负离子从阴极区迁出一个 四个正离子在阴极上发生还原反应 四个负离子在阳极上发生氧化反应 发生反应的总电量分别由正负离子迁移的 电荷量只之和，即4mol电荷量 2

2 (1) 在两电极间放电解质溶液，通电前溶液 是均匀的，用惰性电极 四个正离子在阴极上发生还原反应 四个负离子在阳极上发生氧化反应 电解质溶液分三部分： 阳极区，中间区，阴极区 （2）通电后：正离子从阳极区迁出三个 负离子从阴极区迁出一个 发生反应的总电量分别由正负离子迁移的 电荷量只之和，即 4mol 电荷量

(3) 由此可得到： u: 阳极区减少的电解质」 正离子迁移的电荷量(Q+) 阴极区减少的电解质 负离子迁移的电荷量(Q) 正离子迁移的电流量工+ 负离子迁移的电流量工 n始一n终=n减少=n迁出一n电解一h迁入 阳极：5-2=3=3=4-1=3 阴极：5-4=1=1=4-3=1 3

3 （3）由此可得到： n 始-n 终=n 减少=n 迁出=n 电解-n 迁入 阳极：5-2=3=3=4-1=3 阴极：5-4=1=1=4-3=1

2、离子的迁移数t ①定义： 某种离子的迁移数为此种离子输送电量 的分数，即某种离子输送的电量与通入的 总电量之比 ②表示：t+= 正离子迁移电量 总电量 -1 ③上例：t=3/4,t.=1/4

4 2、离子的迁移数 t ① 定义： 某种离子的迁移数为此种离子输送电量 的分数，即某种离子输送的电量与通入的 总电量之比 ②表示： ③上例：t+=3/4，t-=1/4

3、迁移数与离子运动速度的关系 (1)离子运动速度： 电解质在支流电场作用下，正负离子均定 向运动 (+)→负极，(-)→阳极 离子运动速度ⅴ与离子性质，溶剂，T,C有关 还与两极间的电压降E成正比，与两极间 的距离长反比，即与电位梯度成正比 dE dE v.=U. v_=U dl dl 5

5 3、迁移数与离子运动速度的关系 （1）离子运动速度： 电解质在支流电场作用下，正负离子均定 向运动（+）→负极，（-）→阳极 离子运动速度ν与离子性质，溶剂，T，C 有关 还与两极间的电压降 E 成正比，与两极间 的距离长反比，即与电位梯度成正比 dl dE  + = U+ dl dE  − =U−

说明：a)U+,U为比例常数 电位梯度等于1V.m1的离子移动速度 一离子淌度，即正负离子淌度 单位：m2.S1.V1 b)电位梯度 dE E E2 Es d 变化率 111213 只有电位均匀变化时，电位梯度才不变 6

6 说明：a）U+，U-为比例常数 电位梯度等于 1V.m- 1的离子移动速度 ——离子淌度，即正负离子淌度 单位：m 2 .S-1.V-1 b）电位梯度 dl dE 变化率 只有电位均匀变化时，电位梯度才不变

(2)迁移数与离子淌度的关系 设两极间距1米，极板面积1米2，内盛浓 度C电解质溶液，电极间的电压降1V dE =1m1 V:=U,v=U dl 设电解质MA←一M+A C 0 0 平衡时：C(1-o) Ca Ca :离解度 Co: 浓度(mol/m3)

7 （2）迁移数与离子淌度的关系 设两极间距 1 米，极板面积 1 米 2 ，内盛浓 度 C 电解质溶液，电极间的电压降 1V 1 1 . − = V m dl dE ν+=U+，ν-=U￾C 0 0 平衡时：C (1-) C C ：离解度 C ：浓度（mol/m3）

红球：正离子；绿球：负离子 8

8 红球：正离子；绿球：负离子

若在两极间取一截面A,每秒通过A面离 子数：V=U U+为一秒中迁移的距离，V=U+×1内的离子数 即距离分别小于U+,U的正负离子都通过A面： 每秒由阳极→阴极的正离子mo1数=U+Co 每秒由阴极→阳极的负离子mo1数=UCo 即1秒中单位面积通过的离子mol数(mol/S) 由法拉第定律：Q=nZFQ=It=I 每秒正离子的迁移电量： Q:=nZ:F=U:CaF=I 9

9 若在两极间取一截面 A，每秒通过 A 面离 子数：ν+=U+ U+为一秒中迁移的距离，V= U+×1 内的离子数 即距离分别小于 U+，U-的正负离子都通过 A 面： 每秒由阳极→阴极的正离子 mol 数= U+ C 每秒由阴极→阳极的负离子 mol 数= U- C 即 1 秒中单位面积通过的离子 mol 数（mol/S） 由法拉第定律：Q=nZF Q=It=I 每秒正离子的迁移电量： Q+ = nZ+ F= U+ CF=I+

每秒负离子的迁移电量： Q=nZ-F U.CaF=I 每秒正负离子迁移的总电量Q或电流量I: I=I,+I_=U,CaF+U CaF =(U:+U)CaF U.CaF t= Q (U.+U)Caf U U t+= t U,+U U.+U 10

10 每秒负离子的迁移电量： Q- = nZ- F = U- CF=I- 每秒正负离子迁移的总电量 Q 或电流量 I： I=I++I-= U+ CF+ U- CF =（U+ + U- ）CF U U C F U C F I I Q Q t   ( ) + − + + + + + = = = + − + + + = U U U t + − − − + = U U U t