冶金電化學（簡體書）

本書系統地闡述了冶金電化學的基礎理論和基本知識，內容包括水溶液電解質理論、水溶液電化學、熔鹽理論、熔鹽電化學、離子液體、離子液體電化學、固體電解質、固體電解質電化學、熔體電解質電化學，以及在相關領域的應用。本書為冶金、材料、化工、地質、礦物加工等專業本科生和研究生教材，也可供相關行業的科技人員參考。

翟玉春，男，博士、教授、博士生導師。國家教學名師獎，第三、第四屆國務院學位委員會學科評議組成員。研究方向有冶金熱力學、動力學和電化學，資源綠色化、高附加值綜合利用，材料製備的物理化學，非平衡態熱力學，熔鹽電化學，電池材料與電池技術、計算物理化學。在國內外刊物上發表學術論文800餘篇，授權發明專利30余項。獲省部級科技進步一等獎1項、三等獎1項，省自然科學三等獎1項。

1電解質水溶液1.1電解質溶液1.1.1電解質和非電解質1.1.2強電解質和弱電解質1.1.3締合式電解質和非締合式電解質1.2水的結構1.3水化焓1.4離子水化數和水化膜1.4.1水化數1.4.2化學水化和物理水化1.4.3水化膜1.5電解質活度1.5.1電解質溶液的濃度表示1.5.2電解質的活度和標準狀態1.5.3活度係數間的關係1.6電解質的平均活度1.6.1離子的活度1.6.2離子活度的標準狀態1.6.3電解質的平均活度1.6.4電解質平均活度係數之間的關係1.7離子強度定律1.8離子間的相互作用1.8.1德拜-休克爾離子互吸理論1.8.2德拜-休克爾理論的應用1.8.3匹采理論1.9電解質溶液中離子的擴散1.9.1穩態擴散1.9.2非穩態擴散1.9.3能斯特-哈特利公式1.10電遷移1.10.1電導率與當量電導率1.10.2淌度與絕對淌度1.10.3離子淌度和擴散係數的關係1.10.4離子遷移數1.10.5擴散係數與當量電導的關係1.10.6擴散係數與黏度的關係

1.10.7當量電導率與黏度的關係1.11離子在電場中的相互作用1.11.1離子在電場中運動的阻力1.11.2昂薩格極限公式1.11.3離子締合的影響1.11.4李-維頓公式1.11.5法斯公式1.11.6波耳納德公式1.11.7高頻率電場對當量電導率的影響1.11.8高電勢梯度對當量電導率的影響1.12離子的標準自由能、生成熱、標準熵1.12.1離子的標準生成自由能1.12.2離子的標準生成熱1.12.3離子的標準熵習題〖1〗〖1〗2水溶液電化學2.1相間電勢和電化學勢2.1.1相間電勢2.1.2電化學勢2.1.3電動勢2.2可逆電池2.2.1可逆電池的條件2.2.2可逆電池的電能2.3電池電動勢的溫度係數2.4電極電勢2.4.1氫標準電極電勢2.4.2平衡電極電勢2.4.3可逆電極的類型2.4.4電極電勢的標度2.4.5液體接界電勢2.5電勢-pH圖2.5.1原理2.5.2水的電勢-pH圖2.5.3金屬-水系的電勢-pH圖2.5.4電勢-pH圖的應用2.6雙電層2.6.1

三種雙電層2.6.2離子雙電層2.6.3離子雙電層的結構模型2.6.4半導體電極與溶液界面區的雙電層2.6.5電毛細現象2.7不可逆電極過程2.7.1不可逆的電化學裝置2.7.2穩態極化曲線2.7.3電極過程2.8電極反應中的傳質2.8.1三種傳質方式2.8.2穩態擴散2.8.3對流擴散2.8.4電遷移傳質2.9濃差極化2.10平面電極的非穩態擴散過程的動力學2.10.1菲克第二定律2.10.2完全濃度極化2.10.3恒電勢極化2.10.4恒電流極化2.11球狀電極的非穩態擴散2.12電化學步驟動力學2.12.1電極電勢對活化吉布斯自由能的影響2.12.2交換電流密度2.12.3電極反應速率常數2.13巴特勒-伏爾摩公式2.13.1巴特勒-伏爾摩公式2.13.2高過電勢的近似2.13.3低過電勢的近似2.13.4雙電層的影響2.14多電子電極反應2.14.1多電子電極反應的巴特勒-伏爾摩公式2.14.2電極反應的級數2.15濃差極化和電化學極化同時存在的過程2.15.1在穩態電極電勢與電流密度的關係

2.15.2在恒電勢極化電流密度與時間的關係2.15.3在恒電流極化電極電勢與時間的關係2.16表面轉化步驟不可逆條件下的擴散電流2.16.1動力電流2.16.2催化電流2.17陰極過程2.17.1氫的陰極還原2.17.2氧的陰極還原2.17.3金屬的陰極過程2.17.4電催化2.18金屬離子的陰極還原2.18.1一價金屬離子的陰極還原2.18.2多價金屬離子的陰極還原2.18.3幾種簡單金屬離子共同還原2.18.4金屬絡離子的陰極還原2.19金屬的電結晶2.19.1理想晶面的生長2.19.2晶體生長的速率控制步驟2.19.3晶面的生長過程2.19.4汞齊陰極2.20陽極過程2.20.1氫的氧化2.20.2氧在陽極上的析出2.20.3金屬的陽極溶解2.20.4金屬陽極的鈍化2.20.5不溶性陽極2.20.6半導體電極2.21電解2.21.1電解過程2.21.2槽電壓2.21.3電流效率2.21.4電能效率習題3熔鹽3.1熔鹽的組成和結構3.1.1熔鹽的組成3.1.2熔鹽的種類3.1.3

熔鹽的結構3.1.4熔鹽的結構模型3.1.5熔鹽中的配合物3.2熔鹽的性質3.2.1熔點和沸點3.2.2密度3.2.3黏度3.2.4表面張力和界面張力3.2.5蒸氣壓3.2.6導電性3.2.7遷移數3.2.8歐姆定律3.2.9熔鹽中離子的擴散3.3熔鹽的熱力學3.3.1熔鹽的活度3.3.2焦姆金模型3.3.3弗魯德模型3.3.4正規溶液理論3.3.5熔鹽的似正規和亞正規溶液理論3.3.6共形離子溶液理論3.3.7對應狀態原理3.4熔鹽的相圖3.4.1熔鹽的二元系相圖3.4.2熔鹽的三元系相圖習題4熔鹽電化學4.1熔鹽電池及其熱力學4.1.1溶鹽電池4.1.2溶鹽電池的熱力學4.2熔鹽電池的參比電極4.2.1氣體電極4.2.2金屬電極4.2.3玻璃電極4.3熔鹽中電極的電勢序4.4熔鹽電極過程4.4.1分解電壓4.4.2熔鹽電解的極化現象4.4.3去極化現象4.4.4陽極效應4.5熔鹽電解4.5.1熔鹽電解過程4.5.2熔鹽與金屬的相互作用4.5.3電流效率習題5離子液體5.1離子液體的組成和結構5.2離子液體的種類5.2.1按陽離子和陰離子化學結構分類5.2.2按水溶性分類5.2.3按功能分類5.2.4按酸鹼性分類5.3離子液體的性質5.3.1離子液體的熔點5.3.2離子液體的熱分解溫度5.3.3離子液體的密度5.3.4離子液體的黏度5.3.5離子液體的表面張力5.3.6離子液體的酸性和配位能力5.3.7離子液體的極性與極化能力5.3.8離子液體的介電常數5.3.9離子液體的溶解性和溶劑化作用

5.3.10離子液體的電導率5.3.11離子液體的電化學窗口5.3.12離子液體的擴散係數5.3.13離子液體的離子遷移數5.4以離子液體為電解質電沉積金屬5.4.1AlCl3型離子液體5.4.2非AlCl3型離子液體5.4.3其他離子液體習題6固體電化學6.1晶體缺陷和缺陷類型6.1.1點缺陷的類型6.1.2點缺陷的平衡濃度6.2離子晶體的點缺陷6.2.1離子晶體的點缺陷類型6.2.2化學計量組成的二元化合物6.2.3非化學計量組成的二元化合物6.2.4金屬或非金屬離子過剩的二元化合物6.2.5三元混合相(固溶體)和化合物6.3固體電解質的導電和擴散6.3.1固體電解質的種類6.3.2固體電解質的導電機理6.3.3固體電解質中物質的遷移6.3.4固體電解質的電導率與溫度的關係6.3.5離子電導率和電子電導率6.3.6氧化物固體電解質的電導率和氣相中氧分壓的關係6.3.7離子遷移速率6.3.8離子自擴散係數6.3.9熱電勢6.4離子導電的化合物6.4.1離子導電的氧化物6.4.2鹵化物6.4.3

固體硫化物6.4.4固體氮化物6.4.5玻璃電解質6.5固體電解質電池6.5.1固體電解質電池的電動勢6.5.2固體電解質電池的熱力學6.6氧化鋯基和氧化釷基的固體氧化物電解質電池6.6.1氧濃差電池6.6.2熔體中氧濃度的測量6.6.3熔體中金屬組元活度的測量6.6.4合金中組元活度的測量6.6.5熔渣的氧勢和組元活度的測量6.6.6氧化物生成壓和生成吉布斯自由能的測量6.6.7非氧化物的標準生成自由能的測量6.6.8金屬碳化物的生成吉布斯自由能的測量6.6.9金屬矽化物的生成吉布斯自由能的測量6.6.10金屬硫化物的生成吉布斯自由能的測量6.7其他固體電解質電池6.7.1其他氧化物固體電解質電池6.7.2硫化物固體電解質電池6.7.3玻璃電解質電池6.7.4鋁酸鈉固體電解質電池6.7.5非Na導體鋁酸鹽固體電解質電池6.7.6氟化物固體電解質電池6.8動力學研究6.8.1液態金屬中氧的擴散6.8.2氧在固態金屬中的擴散6.9金屬熔體的電解脫氧習題7熔體電化學7.1熔融電解質電池7.1.1

氧化物熔體電解質7.1.2含硫化物的熔渣電解質7.1.3熔融鹵化物電解質7.2利用熔渣電解質電池精煉金屬7.2.1以熔渣為電解質，電解脫氧7.2.2以熔鹽為電解質，電解脫硫7.2.3電解脫除銅液中的氧和硫7.3熔鹽電解脫氧製備金屬合金和化合物7.3.1由MeO製備Me7.3.2由MeO-MO製備Me-M合金7.3.3製備碳化物7.3.4製備氮化物7.4熔鹽電脫硫法製備金屬、合金7.4.1由MeS製備金屬7.4.2由MeS-MS製備Me-M合金7.5金屬-熔渣的界面現象7.5.1金屬-渣體系的電毛細管曲線7.5.2金屬-熔渣界面的雙電層7.5.3金屬-熔渣的電化學反應7.6熔融電解質在工業上的應用7.6.1鋁電解7.6.2鎂電解習題參考文獻