賈法尼電池
賈法尼電池(Galvanic Cell)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
賈法尼電池(Galvanic Cell),將自發性氧化還原化反應產生的化學能轉換成電能用以做功的裝置,例如鋅銅電池。(圖一)又稱作伏打電池(Voltaic cell,注意不是伏打電堆voltaic pile),是電化電池(Electrochemical cell)的一種。
半反應、還原電位、電動勢
氧化還原滴定(Oxidation-Reduction Titration or Redox Titration)
臺北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
氧化還原滴定法是以氧化還原反應(Oxidation-Reduction Reaction)為基礎的滴定分析方法,可利用強氧化劑滴定還原物,或用強還原劑滴定氧化物。
氧化還原反應中,可利用會產生明顯顏色變化的物質作為指示劑,藉以判定滴定終點。並非所有氧化還原反應皆需要加入指示劑,若氧化劑或還原劑本身有顏色變化,即可作為指示劑。
金屬的氧化 (Oxidation):自由女神像(Statue of Liberty)為什麼是綠色的?
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系 李俊毅責任編輯
在美國紐約曼哈頓西南邊的小島上巍巍矗立的自由女神像,是法國為了感謝美國在法國大革命期間的傾囊相助,而於1876年,紀念美國由英國獨立百週年時,所致贈的生日賀禮,象徵自由、民主的精神,一直到今日,是許多遊客慕名前往,並爭相拍照留念的地方。這座塑像,頭戴冠冕,舉著光明的火炬,隨朝暾而向晚、曉春而暮冬,始終如一地在濤濤江水中堅然鶴立,讓世界每個角落的人們深深動容。
法拉第電解定律 (Faraday’s Laws of Electrolysis)
國立臺灣大學化學系黃俊誠博士/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
英國科學家法拉第 (Michael Feraday, 1791-1867)是十九世紀電磁學與電化學領域中的偉大開拓者。1832年時科學界出現「電」的本質是否會隨生成方法而異之疑惑,但法拉第深信電的本質不變,並與書威爾(W. Shewell, 1794-1866)在1833年合作研究電流引起的化學效應。
從1833年所進行電解電池實驗中,法拉第意識到因電解所產生物質的量與通過的電流量之間存在著正比關係。他設計了一種測量電流的儀器,根據電解過程中釋放的氣體體積來衡量流過的電流量,也就是後來的伏特計(Voltmeter)。他用這種儀器量度了電解過程中每產生1克氫氣所通過的電量與在電解槽中所沉積出的各種物質量的關係,最後歸納整理出現今我們所看到法拉第電解定律。簡述如下:
法拉第第一電解定律:
電解過程中,於電極所游離出之物質的質量與通過電解質之電量成正比。其電量是指電荷(electrical charge)而不是電流(electrical charge),特別以庫倫(coulomb)作為測量的單位。
電鍍(Electroplating)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
現代電化學與電鍍的關係是,由義大利化學家布拉格奈特利(Luigi Valentino Brugnatelli, 1761-1818)在1805年開啟。布拉格奈特利利用了他的同事伏特(Alessandro Volta, 1745-1827)五年前的一項發明,以電極進行了第一次電沉積(electrodeposition)實驗。但布拉格奈特利的發明被法國科學院所壓制,在之後的三十年中沒有在一般的工業中應用。一直到了1839年,英國和俄羅斯科學家獨立地設計了金屬電沉積工藝,這種工藝類似布拉格奈特利的發明,可用於印刷電路板的鍍銅。不久之後,英國伯明罕的約翰•萊特(John Wright,)發現氰化鉀(KCN)水溶液是一個合適電鍍黃金和白銀的電解液。1840年,萊特的同事喬治埃爾金頓(George Elkington, )和亨利•埃爾金頓(Henry Elkington, )被授予第一個電鍍專利。他們兩人在伯明罕創建了電鍍工廠,從此該技術開始傳播到世界各地。他們兩人在伯明罕創建了電鍍工廠,從此該技術開始傳播到世界各地。
電化電池的電動勢(Electromotive Force)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
構成電化電池的兩個電極電位間的電位差,稱為電化電池的電動勢(electromotive force,簡稱emf)。由電極與電解質溶液構成的半電池(half-cell),其介面有一電位差,稱為半電池電位。陽極的半反應電位為氧化電位,表示物質失去電子的傾向;陰極的半反應電位則為還原電位,表示物質獲得電子的傾向。電動勢與電極的大小無關,需要特別注意的是,半電池電位不是能量,所以沒有加成性。另外,由於氧化或還原反應無法單獨發生,所以半電池電位無法單獨測定。實驗上必須選擇一個半電池作為參考電極,經由測定兩個半電池之電位差來標定另一個半電池的電位。 半電池電位隨物質的種類、濃度及溫度而異,故必需在特定之狀態下比較。如在1大氣壓,25°C的溶液中,反應的電解質濃度為1.0 M時的半電池電位稱為標準電位,以E°表示。