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電運(yùn)動與化學(xué)運(yùn)動是兩種不同的運(yùn)動方式,但兩者之間有著緊密的聯(lián)系:電可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化,化學(xué)變化也可以產(chǎn)生電。電化學(xué)就是研究電能與化學(xué)能之間相互變換規(guī)律的一門科學(xué)。
電化學(xué)涉及的范圍廣泛,例如:電解的方法可用于制備金屬、非金屬、鹽類、堿類、有機(jī)化合物等;電化學(xué)的方法可用于金屬腐蝕的研究與防止;化學(xué)電池、氫電極、甘汞電極等通過電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn);電解精煉、電鑄、電鍍等。
所謂電鍍,就是以直流電通入一定組成的電解質(zhì)溶液,通過電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)換,從而把金屬鍍到零件表面上的過程。了解電鍍需要先了解兩類導(dǎo)電體。
1 鍍槽通電后的電流回路
例如鍍鎳:鍍鎳槽通電后,電流從直流電源的正極流出,經(jīng)過導(dǎo)線、匯流排、導(dǎo)電棒、而流入鍍鎳槽中的鎳陽極,再從鎳陽極流入鍍鎳溶液,然后從溶液流到被鍍的零件(即陰極),最后經(jīng)過掛具(或滾筒導(dǎo)電釘)等返回電源的負(fù)極,完成一個回路的流通。
2 類導(dǎo)電體
例如,在銅導(dǎo)線中,電流的流動是靠自由電子(e)的定向移動來實(shí)現(xiàn)的,而且電流的方向與電子(e)的流動方向相反。這種憑借物質(zhì)中自由電子的定向移動來完成導(dǎo)電過程的導(dǎo)體,叫做類導(dǎo)電體。屬于類導(dǎo)電體的物質(zhì),包括所有的金屬、合金以及少數(shù)非金屬物質(zhì)如石墨、二氧化鉛等。
3 第二類導(dǎo)電體
電流從鎳陽極經(jīng)過鍍鎳溶液流到被鍍零件(陰極)的過程,就不是簡單的電子導(dǎo)電了。在鍍鎳溶液中,帶正電荷的陽離子有Ni2+、Na+、H+等,帶負(fù)電荷的陰離子有SO42-、OH-、Cl-等。通電前,這些離子在鍍液中向各個方向做無規(guī)則的運(yùn)動。當(dāng)把鍍槽的兩極與直流電源接通后,與電源正極相連的鎳陽極就帶上了正電荷,與電源負(fù)極相連的陰極零件就帶上了負(fù)電荷。這時,溶液中的陽離子Ni2+、Na+、H+等就向陰極移動,而陰離子SO42-、OH-、Cl-等則向陽極移動。在電場作用下,溶液中的離子向兩極發(fā)生的這種定向移動,叫做電遷移。
在電遷移過程中,陽離子從陽極移向陰極,相當(dāng)于正電荷從陽極流向陰極,而電流的方向與正電荷的流動方向一致,從而部分實(shí)現(xiàn)了電流在鍍液中的流動。另一方面,陰離子從陰極流向陽極,相當(dāng)于負(fù)電荷從陰極流向陽極。從電學(xué)上講,負(fù)電荷從陰極流向陽極,與等電量的正電荷從陽極流向陰極的含義是一樣的。因此,陰離子的移動也相當(dāng)于正電荷從陽極流向陰極,從而也部分實(shí)現(xiàn)了電流在鍍液中的流動。
由以上可知,盡管電鍍時陰、陽離子遷移的方向相反,但它們所傳遞的電流的方向是一致的,因此通過鍍液的電流應(yīng)為陰、陽離子所傳遞的電流的總和。這樣的話,在電鍍液中,電流的流動是靠溶液內(nèi)陰、陽離子的定向遷移來實(shí)現(xiàn)的。這類憑借陰、陽離子的定向遷移來完成導(dǎo)電過程的導(dǎo)體,叫做第二類導(dǎo)電體。所有的電鍍液和其它的電解質(zhì)溶液都是第二類導(dǎo)電體。
4 電鍍的電流回路由兩類導(dǎo)電體共同構(gòu)成
在任一電鍍過程中,都存在這兩類導(dǎo)電體的導(dǎo)電作用。所有電鍍的電流回路,都由這兩類導(dǎo)電體共同構(gòu)成。不同的是,電流在類導(dǎo)體中的流動,是靠電子的定向移動,而在第二類導(dǎo)體中的流動,是靠離子的定向移動。同時,這兩類導(dǎo)體是以陰、陽極為分界的,在溶液內(nèi)是離子導(dǎo)電的第二類導(dǎo)電體,在溶液以外(包括電極本身)則是電子導(dǎo)電的類導(dǎo)電體。