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电运动与化学运动是两种不同的运动方式,但两者之间有着紧密的联系:电可以转化为化学变化,化学变化也可以产生电。电化学就是研究电能与化学能之间相互变换规律的一门科学。

 

电化学涉及的范围广泛,例如:电解的方法可用于制备金属、非金属、盐类、碱类、有机化合物等;电化学的方法可用于金属腐蚀的研究与防止;化学电池、氢电极、甘汞电极等通过电能与化学能相互转换而实现;电解精炼、电铸、电镀等。

 

所谓电镀,就是以直流电通入一定组成的电解质溶液,通过电能向化学能的转换,从而把金属镀到零件表面上的过程。了解电镀需要先了解两类导电体。

 

1 镀槽通电后的电流回路

 

例如镀镍:镀镍槽通电后,电流从直流电源的正极流出,经过导线、汇流排、导电棒、而流入镀镍槽中的镍阳极,再从镍阳极流入镀镍溶液,然后从溶液流到被镀的零件(即阴极),最后经过挂具(或滚筒导电钉)等返回电源的负极,完成一个回路的流通。

 

2 第一类导电体

 

例如,在铜导线中,电流的流动是靠自由电子(e)的定向移动来实现的,而且电流的方向与电子(e)的流动方向相反。这种凭借物质中自由电子的定向移动来完成导电过程的导体,叫做第一类导电体。属于第一类导电体的物质,包括所有的金属、合金以及少数非金属物质如石墨、二氧化铅等。

 

3 第二类导电体

 

电流从镍阳极经过镀镍溶液流到被镀零件(阴极)的过程,就不是简单的电子导电了。在镀镍溶液中,带正电荷的阳离子有Ni2+、Na+、H+等,带负电荷的阴离子有SO42、OH、Cl等。通电前,这些离子在镀液中向各个方向做无规则的运动。当把镀槽的两极与直流电源接通后,与电源正极相连的镍阳极就带上了正电荷,与电源负极相连的阴极零件就带上了负电荷。这时,溶液中的阳离子Ni2+、Na+、H+等就向阴极移动,而阴离子SO42、OH、Cl等则向阳极移动。在电场作用下,溶液中的离子向两极发生的这种定向移动,叫做电迁移。

 

在电迁移过程中,阳离子从阳极移向阴极,相当于正电荷从阳极流向阴极,而电流的方向与正电荷的流动方向一致,从而部分实现了电流在镀液中的流动。另一方面,阴离子从阴极流向阳极,相当于负电荷从阴极流向阳极。从电学上讲,负电荷从阴极流向阳极,与等电量的正电荷从阳极流向阴极的含义是一样的。因此,阴离子的移动也相当于正电荷从阳极流向阴极,从而也部分实现了电流在镀液中的流动。

 

由以上可知,尽管电镀时阴、阳离子迁移的方向相反,但它们所传递的电流的方向是一致的,因此通过镀液的电流应为阴、阳离子所传递的电流的总和。这样的话,在电镀液中,电流的流动是靠溶液内阴、阳离子的定向迁移来实现的。这类凭借阴、阳离子的定向迁移来完成导电过程的导体,叫做第二类导电体。所有的电镀液和其它的电解质溶液都是第二类导电体。

 

4 电镀的电流回路由两类导电体共同构成

 

在任一电镀过程中,都存在这两类导电体的导电作用。所有电镀的电流回路,都由这两类导电体共同构成。不同的是,电流在第一类导体中的流动,是靠电子的定向移动,而在第二类导体中的流动,是靠离子的定向移动。同时,这两类导体是以阴、阳极为分界的,在溶液内是离子导电的第二类导电体,在溶液以外(包括电极本身)则是电子导电的第一类导电体。

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