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應用電化學基礎（簡體書）
- ISBN13：9787122178626
- 替代書名：Fundamental Knowledge of Applied Electrochemistry
- 出版社：化學工業出版社
- 作者：謝德明; 童少平; 曹江林
- 裝訂／頁數：平裝／294頁
- 規格：23.5cm*16.8cm (高/寬)
- 版次：一版
- 出版日：2024/02/01
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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書是電化學專業入門學習的基礎讀物，介紹電化學基礎理論以及少量常見的應用電化學知識。全書由四部分組成，第一部分為緒論，包括電化學的定義及研究內容、電化學技術應用、電化學史話等；第二部分（第1～5章）為電化學基本原理篇，主要闡述化學電池、電極與電解質溶液，實用電池與電解的應用，電極電勢與電池電動勢，平衡態電化學，電極過程動力學；第三部分(第6，7章)為電化學測試篇，主要介紹電化學測試的基礎術語及常用的電化學測試技術；第四部分(第8章)應用電化學篇，主要介紹腐蝕電化學的基本原理與術語、金屬腐蝕破壞的形態與金屬在自然環境中的腐蝕、防腐蝕技術與腐蝕監測等。書中內容深入淺出、圖文并茂，尤其對少數較抽象的理論，采用與宏觀事物類比或采用大量形象生動的圖示來加以說明，并盡量使用通俗易懂的語言以幫助讀者理解。
本書既適合作為高等院校電化學專業課程教材，也適合環境保護、生物醫藥、機械制造、電子電氣、化學工業、車輛船舶、輕工、建筑、冶金、能源、軍工等領域從事與電化學相關的工程設計、技術開發、產品檢測、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人員閱讀。
本書既適合作為高等院校電化學專業課程教材，也適合環境保護、生物醫藥、機械制造、電子電氣、化學工業、車輛船舶、輕工、建筑、冶金、能源、軍工等領域從事與電化學相關的工程設計、技術開發、產品檢測、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人員閱讀。
名人/編輯推薦
《應用電化學基礎》可作為電化學初學者的首選教材，書中加入了電化學中最基礎、最簡單的術語的解釋說明，并進行了適當擴充、深化。同時，安排了大量的照片、插圖和表格等。對少數較抽象的理論內容，教材采用與宏觀事物類比或采用大量形象生動的圖示來加以說明，并盡量使用淺顯易懂的語言。這些既有利于學生理解教學內容，又豐富、活躍了版面，可以起到激發學生興趣，吸引學生認真讀書的作用。
序
早期的物理化學雜志大部分為電化學方面的內容。電化學現象的普遍存在，使該學科具有歷史悠久、應用廣泛和生命力強的特點，在科技迅速發展的今天，電化學原理和技術正發揮著重要的作用。例如，電化學在能量轉化、能量儲藏、人類生存環境的改善、生命科學、金屬材料的腐蝕與防護、材料制備、信息科學等諸多領域都有著廣泛的應用。
在環境保護、生物生命、醫學醫藥、機械制造、電工電子、化學化工、車輛船舶、輕工家電、建筑裝飾、冶金能源、軍工等部門都有大量從事電化學工程設計、技術開發、產品檢測、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人員，這些工程技術人員大多并非電化學科班出身，由于缺乏電化學知識而經常犯一些常識性錯誤，這對生產、科研是極為不利的。
應用到電化學知識的學科與專業非常多，也有不少電化學類的專業書籍出版，但是適合用作非電化學專業的讀者學習電化學知識的書籍卻很少。然而非電化學專業用到電化學知識的人要遠遠多于電化學專業的人。電化學交叉學科對易教、易學的電化學書籍的需求越來越迫切。
現代科學技術發展非常迅速，太多要學的知識使得人們沒有精力學習；現代科學技術一方面要求精、專，另一方面要求博，即相關的知識都需要知道一些。這些都需要一本合適的鏈接書籍。使得讀者用最少的時間，掌握最多的系統知識。
鑒于上述原因，作者集多年教學、科研、生產、銷售等經驗，主要針對電化學基礎知識甚至是物理化學基礎知識的功底不足的讀者編寫了此書。
電化學知識往往分散在物理化學與電化學類教材中，并且這兩類教材往往忽視了電化學中最基礎、最簡單的術語的解釋說明，而多數高中教材或講義也沒有相應的鋪墊，這兩點造成了讀者學習的困難。因此本書加入了物理化學中的電化學基礎部分，并進行了適當擴充、深化。同時，書中安排了大量的照片、插圖和表格等。對少數較抽象的理論內容，書中采用與宏觀事物類比或采用大量形象生動的圖示來加以說明，并盡量使用淺顯易懂的語言。這些既有利于讀者理解教學內容，又豐富、活躍了版面，可以起到激發讀者興趣的作用。
本書的出版榮獲教育部全國專業學位研究生教育綜合改革試點（機械工程領域）/浙江省研究生教育創新示范基地資助項目(JY200811)，浙江省博士后擇優錄取項目“硅烷和磷化鐵增強?型農藥電化學傳感器電極性能的研究”，浙江省自然科學基金資助項目（Y13E010021）以及“材料科學與工程”浙江省重中之重學科的資助，特在此表示衷心的感謝。在此也向有關文獻的作者表示感謝以及向可能被遺漏的參考文獻的作者表示歉意和謝意。另外，由于水平所限，書中難免有缺陷，歡迎讀者批評指教。
本書由浙江工業大學的謝德明博士、童少平博士以及同濟大學的曹江林博士共同編寫，華北水利水電學院的馮霄博士和同濟大學的吳冰博士也做了部分工作，中山市電贏科技有限公司和杭州五源科技實業有限公司提供了部分圖、表和數據。
筆者衷心希望本書對讀者有益，進而有利于國家的復興與強盛，同時祝福每一位讀者身體健康、笑口常開。
謝德明
浙江工業大學材料與表面工程研究所
2013年7月
在環境保護、生物生命、醫學醫藥、機械制造、電工電子、化學化工、車輛船舶、輕工家電、建筑裝飾、冶金能源、軍工等部門都有大量從事電化學工程設計、技術開發、產品檢測、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人員，這些工程技術人員大多并非電化學科班出身，由于缺乏電化學知識而經常犯一些常識性錯誤，這對生產、科研是極為不利的。
應用到電化學知識的學科與專業非常多，也有不少電化學類的專業書籍出版，但是適合用作非電化學專業的讀者學習電化學知識的書籍卻很少。然而非電化學專業用到電化學知識的人要遠遠多于電化學專業的人。電化學交叉學科對易教、易學的電化學書籍的需求越來越迫切。
現代科學技術發展非常迅速，太多要學的知識使得人們沒有精力學習；現代科學技術一方面要求精、專，另一方面要求博，即相關的知識都需要知道一些。這些都需要一本合適的鏈接書籍。使得讀者用最少的時間，掌握最多的系統知識。
鑒于上述原因，作者集多年教學、科研、生產、銷售等經驗，主要針對電化學基礎知識甚至是物理化學基礎知識的功底不足的讀者編寫了此書。
電化學知識往往分散在物理化學與電化學類教材中，并且這兩類教材往往忽視了電化學中最基礎、最簡單的術語的解釋說明，而多數高中教材或講義也沒有相應的鋪墊，這兩點造成了讀者學習的困難。因此本書加入了物理化學中的電化學基礎部分，并進行了適當擴充、深化。同時，書中安排了大量的照片、插圖和表格等。對少數較抽象的理論內容，書中采用與宏觀事物類比或采用大量形象生動的圖示來加以說明，并盡量使用淺顯易懂的語言。這些既有利于讀者理解教學內容，又豐富、活躍了版面，可以起到激發讀者興趣的作用。
本書的出版榮獲教育部全國專業學位研究生教育綜合改革試點（機械工程領域）/浙江省研究生教育創新示范基地資助項目(JY200811)，浙江省博士后擇優錄取項目“硅烷和磷化鐵增強?型農藥電化學傳感器電極性能的研究”，浙江省自然科學基金資助項目（Y13E010021）以及“材料科學與工程”浙江省重中之重學科的資助，特在此表示衷心的感謝。在此也向有關文獻的作者表示感謝以及向可能被遺漏的參考文獻的作者表示歉意和謝意。另外，由于水平所限，書中難免有缺陷，歡迎讀者批評指教。
本書由浙江工業大學的謝德明博士、童少平博士以及同濟大學的曹江林博士共同編寫，華北水利水電學院的馮霄博士和同濟大學的吳冰博士也做了部分工作，中山市電贏科技有限公司和杭州五源科技實業有限公司提供了部分圖、表和數據。
筆者衷心希望本書對讀者有益，進而有利于國家的復興與強盛，同時祝福每一位讀者身體健康、笑口常開。
謝德明
浙江工業大學材料與表面工程研究所
2013年7月
目次
0緒論1
0.1電化學定義及研究內容1
0.2電化學現象普遍存在于自然界3
0.3電化學技術應用的廣泛性3
0.3.1化學電源3
0.3.2金屬的腐蝕與防護6
0.3.3電解7
0.3.4金屬的表面精飾與電化學加工7
0.3.5有機電化學9
0.3.6生物電化學9
0.3.7光電化學9
0.3.8環境電化學10
0.3.9電化學分析及檢測10
0.4電化學史話11
習題14
參考文獻15
第1章化學電池、電極與電解質溶液16
1.1化學電池16
1.1.1原電池的發現16
1.1.2化學電池的若干常識17
1.2電極反應與法拉第定律23
1.3電解質溶液26
1.3.1兩類導體27
1.3.2離子的遷移數及電遷移率30
1.3.3離子遷移數的測定方法32
1.3.4電導、電導率、摩爾電導率35
1.3.5離子的平均活度和平均活度因子41
1.3.6電解質溶液理論44
習題49
參考文獻50
第2章實用化學電池與電解的應用51
2.1可逆電池與可逆電極51
2.1.1可逆電池51
2.1.2可逆電極52
2.2實用化學電源54
2.2.1電池的組成56
2.2.2化學電源的主要性能指標57
2.2.3化學電源的分類65
2.2.4電池性能的測試66
2.2.5二次電池的化成與分容71
2.2.6常用電池簡介71
2.2.7廢舊電池的危害86
2.3電解的應用87
2.3.1氯堿工業87
2.3.2銅的電解精煉和鋁的冶煉88
2.3.3電鍍與電刷鍍89
2.3.4電鑄90
2.3.5陽極氧化91
2.3.6電拋光與電解加工92
2.3.7電泳92
2.3.8電滲析93
2.3.9電化學除油94
習題95
參考文獻96
第3章電極電勢與電池電動勢97
3.1電極電位的產生97
3.1.1“電極／溶液”界面電勢差97
3.1.2膠體雙電層100
3.1.3接觸電勢101
3.1.4液體接界電勢及其消除102
3.1.5其它因素引起的電極電勢104
3.2電池電動勢的組成與測量、標準電極電勢104
3.2.1內電位104
3.2.2電池電動勢的組成105
3.2.3標準氫電極和標準電極電勢106
3.2.4電動勢的測定方法111
3.3“電極／溶液”界面的基本性質113
3.3.1研究“電極／溶液”界面性質的意義113
3.3.2電毛細曲線和微分電容曲線114
3.3.3關于電子導體和離子導體界面的真實圖景122
習題124
參考文獻124
第4章平衡態電化學125
4.1自發變化的自由能與電池電動勢125
4.2能斯特方程127
4.2.1電池反應的能斯特方程127
4.2.2電池電動勢與熱力學函數的關系129
4.2.3電極電勢的能斯特方程式130
4.3濃差電池電動勢的計算132
4.4液體接界電勢134
4.5電化學勢136
習題137
參考文獻138
第5章電極過程動力學139
5.1分解電壓與極化140
5.1.1分解電壓140
5.1.2電化學極化和濃差極化141
5.1.3極化曲線144
5.1.4電解池中兩極的電解產物146
5.1.5金屬離子的分離和離子共同析出148
5.2電極反應的若干基礎知識149
5.2.1電極反應的特點149
5.2.2電極反應速率的表示方法150
5.2.3電極反應的基本歷程151
5.2.4電極過程的控制步驟152
5.2.5如何研究電極過程動力學154
5.3“電極／溶液”界面附近液相中的傳質過程154
5.3.1研究液相中傳質動力學的意義154
5.3.2擴散、電遷移、對流155
5.3.3理想狀態下的穩態擴散157
5.3.4平面電極上切向液流中的傳質過程158
5.3.5濃差極化曲線159
5.3.6穩態擴散與非穩態擴散160
5.3.7靜止液體中平面電極上的非穩態擴散過程161
5.3.8雙電層充放電對暫態電極過程的影響163
5.4電化學步驟的動力學164
5.4.1改變電極電勢對電化學步驟活化能的影響164
5.4.2電化學步驟的基本動力學參數165
5.4.3電化學極化對凈反應速率的影響167
5.4.4電化學極化與i／i0的關系170
5.4.5平衡電勢172
5.4.6濃度極化對電化學步驟反應速度和極化曲線的影響173
5.4.7影響電極反應速率的因素175
5.5氫與氧的電極過程178
5.5.1氫析出反應178
5.5.2分子氫的氧化182
5.5.3氧的電還原182
5.5.4氧析出反應183
5.6金屬電極過程184
5.6.1金屬的還原過程184
5.6.2金屬的陽極溶解與鈍化現象189
習題194
參考文獻195
第6章電化學測試技術196
6.1三電極體系196
6.1.1工作電極198
6.1.2輔助電極199
6.1.3參比電極199
6.1.4電解質203
6.1.5隔膜204
6.1.6鹽橋204
6.1.7魯金毛細管204
6.1.8電解池205
6.2電化學測試儀器207
6.3電極動力學過程的研究方法207
6.3.1暫態與穩態207
6.3.2控制電流法和控制電位法208
6.4常見電化學測量技術209
6.4.1旋轉圓盤電極209
6.4.2循環伏安法211
6.5電化學研究方法的發展趨勢213
6.5.1傳統電化學研究技術213
6.5.2譜學電化學214
6.5.3組合電化學215
習題216
參考文獻216
第7章電化學交流阻抗218
7.1阻抗之電工學基礎218
7.2電極過程的等效電路222
7.2.1研究電極的等效電路222
7.2.2電解槽的等效電路225
7.3電化學阻抗的基本條件及其解析226
7.3.1電化學阻抗的定義及其四個基本條件226
7.3.2EIS譜圖的解析227
7.4簡單電化學系統的EIS譜圖230
7.5電化學阻抗譜方法研究評價有機涂層232
7.5.1涂層性能的EIS測試方法233
7.5.2金屬／涂層體系在浸泡過程中的阻抗譜演化234
7.5.3涂層防護性能的評價238
習題239
參考文獻239
第8章金屬的腐蝕與防護241
8.1金屬腐蝕的機理243
8.1.1金屬腐蝕的本質243
8.1.2化學腐蝕與電化學腐蝕243
8.1.3腐蝕電池與腐蝕的次生過程246
8.1.4腐蝕極化圖與腐蝕動力學252
8.2金屬腐蝕破壞的形態257
8.2.1全面腐蝕259
8.2.2局部腐蝕260
8.3金屬在自然環境中的腐蝕267
8.3.1大氣腐蝕267
8.3.2土壤腐蝕270
8.3.3淡水腐蝕272
8.3.4海水腐蝕272
8.4金屬的防腐274
8.4.1金屬的防腐蝕機理274
8.4.2金屬腐蝕的控制275
8.4.3腐蝕防護設計284
8.5腐蝕監測289
8.5.1腐蝕監測的意義與發展現狀289
8.5.2腐蝕監測的主要技術290
習題292
參考文獻293
0.1電化學定義及研究內容1
0.2電化學現象普遍存在于自然界3
0.3電化學技術應用的廣泛性3
0.3.1化學電源3
0.3.2金屬的腐蝕與防護6
0.3.3電解7
0.3.4金屬的表面精飾與電化學加工7
0.3.5有機電化學9
0.3.6生物電化學9
0.3.7光電化學9
0.3.8環境電化學10
0.3.9電化學分析及檢測10
0.4電化學史話11
習題14
參考文獻15
第1章化學電池、電極與電解質溶液16
1.1化學電池16
1.1.1原電池的發現16
1.1.2化學電池的若干常識17
1.2電極反應與法拉第定律23
1.3電解質溶液26
1.3.1兩類導體27
1.3.2離子的遷移數及電遷移率30
1.3.3離子遷移數的測定方法32
1.3.4電導、電導率、摩爾電導率35
1.3.5離子的平均活度和平均活度因子41
1.3.6電解質溶液理論44
習題49
參考文獻50
第2章實用化學電池與電解的應用51
2.1可逆電池與可逆電極51
2.1.1可逆電池51
2.1.2可逆電極52
2.2實用化學電源54
2.2.1電池的組成56
2.2.2化學電源的主要性能指標57
2.2.3化學電源的分類65
2.2.4電池性能的測試66
2.2.5二次電池的化成與分容71
2.2.6常用電池簡介71
2.2.7廢舊電池的危害86
2.3電解的應用87
2.3.1氯堿工業87
2.3.2銅的電解精煉和鋁的冶煉88
2.3.3電鍍與電刷鍍89
2.3.4電鑄90
2.3.5陽極氧化91
2.3.6電拋光與電解加工92
2.3.7電泳92
2.3.8電滲析93
2.3.9電化學除油94
習題95
參考文獻96
第3章電極電勢與電池電動勢97
3.1電極電位的產生97
3.1.1“電極／溶液”界面電勢差97
3.1.2膠體雙電層100
3.1.3接觸電勢101
3.1.4液體接界電勢及其消除102
3.1.5其它因素引起的電極電勢104
3.2電池電動勢的組成與測量、標準電極電勢104
3.2.1內電位104
3.2.2電池電動勢的組成105
3.2.3標準氫電極和標準電極電勢106
3.2.4電動勢的測定方法111
3.3“電極／溶液”界面的基本性質113
3.3.1研究“電極／溶液”界面性質的意義113
3.3.2電毛細曲線和微分電容曲線114
3.3.3關于電子導體和離子導體界面的真實圖景122
習題124
參考文獻124
第4章平衡態電化學125
4.1自發變化的自由能與電池電動勢125
4.2能斯特方程127
4.2.1電池反應的能斯特方程127
4.2.2電池電動勢與熱力學函數的關系129
4.2.3電極電勢的能斯特方程式130
4.3濃差電池電動勢的計算132
4.4液體接界電勢134
4.5電化學勢136
習題137
參考文獻138
第5章電極過程動力學139
5.1分解電壓與極化140
5.1.1分解電壓140
5.1.2電化學極化和濃差極化141
5.1.3極化曲線144
5.1.4電解池中兩極的電解產物146
5.1.5金屬離子的分離和離子共同析出148
5.2電極反應的若干基礎知識149
5.2.1電極反應的特點149
5.2.2電極反應速率的表示方法150
5.2.3電極反應的基本歷程151
5.2.4電極過程的控制步驟152
5.2.5如何研究電極過程動力學154
5.3“電極／溶液”界面附近液相中的傳質過程154
5.3.1研究液相中傳質動力學的意義154
5.3.2擴散、電遷移、對流155
5.3.3理想狀態下的穩態擴散157
5.3.4平面電極上切向液流中的傳質過程158
5.3.5濃差極化曲線159
5.3.6穩態擴散與非穩態擴散160
5.3.7靜止液體中平面電極上的非穩態擴散過程161
5.3.8雙電層充放電對暫態電極過程的影響163
5.4電化學步驟的動力學164
5.4.1改變電極電勢對電化學步驟活化能的影響164
5.4.2電化學步驟的基本動力學參數165
5.4.3電化學極化對凈反應速率的影響167
5.4.4電化學極化與i／i0的關系170
5.4.5平衡電勢172
5.4.6濃度極化對電化學步驟反應速度和極化曲線的影響173
5.4.7影響電極反應速率的因素175
5.5氫與氧的電極過程178
5.5.1氫析出反應178
5.5.2分子氫的氧化182
5.5.3氧的電還原182
5.5.4氧析出反應183
5.6金屬電極過程184
5.6.1金屬的還原過程184
5.6.2金屬的陽極溶解與鈍化現象189
習題194
參考文獻195
第6章電化學測試技術196
6.1三電極體系196
6.1.1工作電極198
6.1.2輔助電極199
6.1.3參比電極199
6.1.4電解質203
6.1.5隔膜204
6.1.6鹽橋204
6.1.7魯金毛細管204
6.1.8電解池205
6.2電化學測試儀器207
6.3電極動力學過程的研究方法207
6.3.1暫態與穩態207
6.3.2控制電流法和控制電位法208
6.4常見電化學測量技術209
6.4.1旋轉圓盤電極209
6.4.2循環伏安法211
6.5電化學研究方法的發展趨勢213
6.5.1傳統電化學研究技術213
6.5.2譜學電化學214
6.5.3組合電化學215
習題216
參考文獻216
第7章電化學交流阻抗218
7.1阻抗之電工學基礎218
7.2電極過程的等效電路222
7.2.1研究電極的等效電路222
7.2.2電解槽的等效電路225
7.3電化學阻抗的基本條件及其解析226
7.3.1電化學阻抗的定義及其四個基本條件226
7.3.2EIS譜圖的解析227
7.4簡單電化學系統的EIS譜圖230
7.5電化學阻抗譜方法研究評價有機涂層232
7.5.1涂層性能的EIS測試方法233
7.5.2金屬／涂層體系在浸泡過程中的阻抗譜演化234
7.5.3涂層防護性能的評價238
習題239
參考文獻239
第8章金屬的腐蝕與防護241
8.1金屬腐蝕的機理243
8.1.1金屬腐蝕的本質243
8.1.2化學腐蝕與電化學腐蝕243
8.1.3腐蝕電池與腐蝕的次生過程246
8.1.4腐蝕極化圖與腐蝕動力學252
8.2金屬腐蝕破壞的形態257
8.2.1全面腐蝕259
8.2.2局部腐蝕260
8.3金屬在自然環境中的腐蝕267
8.3.1大氣腐蝕267
8.3.2土壤腐蝕270
8.3.3淡水腐蝕272
8.3.4海水腐蝕272
8.4金屬的防腐274
8.4.1金屬的防腐蝕機理274
8.4.2金屬腐蝕的控制275
8.4.3腐蝕防護設計284
8.5腐蝕監測289
8.5.1腐蝕監測的意義與發展現狀289
8.5.2腐蝕監測的主要技術290
習題292
參考文獻293
書摘/試閱
計量式對應的摩爾反應吉布斯自由能則不同，轉移電子數不同，但該電池的電動勢不變。因為電動勢是強度性質，與參加反應的物質的量無關。反之電池反應的摩爾吉布斯函數變與反應計量式的寫法有關。
?測定原電池可逆電動勢，就可以計算該溫度與壓力下的電池反應摩爾吉布斯函數變化。原電池電動勢很容易測到4位有效數字，而用量熱法測定與計算△rGm，就不那么容易達到這個精度，實驗難度也大。
?用熱力學數據從理論上計算氧化還原反應的電動勢，尤其是可計算不易測量的某些電極的電極電勢。
能斯特方程
4.2.1 電池反應的能斯特方程
1889年能斯特應用熱力學的理論研究電池的電動勢，得到了電化學中最著名的方程之一——能斯特方程（Nernst equation），即原電池電動勢與反應物及產物活度的關系式。
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