物化实验（大三下）

化学

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阳极极化曲线的测定

处于钝化状态下的金属，其溶解速率缓慢；金属钝化常用于 金属的防腐蚀 以及电镀中作为 不溶性阳极。

致钝电流、较小的维钝电流

钝化有时有益，有时有害：例如化学电源、冶金、电镀中阳极必须是可溶的

电极的极化

当有电流通过电池时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡电位的现象

金属阳极过程

金属阳极正常溶解
金属的钝化
金属的自溶解

阳极溶解的过程只有当电极电位正于其热力学电位时发生；在溶解的过程中，阳极溶解的速率随着电位变大而逐渐增大。当电极电位正到某一数值时，其溶解速率达到一个最大值。此后阳极溶解速率随着电位增大而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化。

A

金属的自然腐蚀电位

B

临界钝化电位
临界钝化电流
临界钝化电流密度

BC

过渡区

C

活化电位

D

去钝化电位

CD

维钝区
维钝电流密度

DE

再溶解电位段
超钝化区

钝化的原因：电极表面形成了极薄的氧化膜
去钝化的原因：析出了氧气或产生高价金属离子

去钝化的方式有很多种

加热、通入还原性气、阴极极化、加入某些活性离子、改变溶液pH、机械损伤

将钝化金属浸入含有 Cl- 的溶液中，即可使其活化

阳极极化曲线的测量方法

恒电流法
恒电位法 √

恒电位法

将被研究电极的电位维持在某一数值上，然后测定对应与该电位下的电流

由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随着时间而改变，故我们读取暂态的读数。

恒电位法的静态法与动态法

静态法：改变电位，等待电流稳定读取电流值
动态法：控制电极电位以连续的速度扫描，读取瞬时电流

三电极体系

研究电极或工作电极
参比电极
辅助电极

影响金属钝化过程的因素

溶液组成
金属本身的性质
外因

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XRD 物相分析

产生 X 射线（0.01~1 nm）的两个方法

接近光速运动着的带电粒子在改变运动方向
原子内层电子的跃迁

X 射线源

钨灯 加热 释放热电子 加压 靶 碰撞 跃迁
根据靶材料的不同可以控制辐射波长

晶体的点阵排列

点阵面 hkl 的距离为 $d_{hkl}$，X 射线以夹角 θ 射入，从两个不同的点阵面上产生不同的两条衍射线 D1 D2，光程差为 $2d_{hkl}sinθ$。根据光学干涉原理，只有，光程差等于入射光波长 λ 的整数倍时衍射线的相角才相同，从而产生被加强的衍射线。

布拉格方程：

$$2dsinθ = nλ$$

当晶面以 θ 角绕入射光线一周时，则衍射线形成连续圆锥体表面，圆锥角为 4θ

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磁化率的测定

物质在外磁场 $B_0$ 的作用下，由于电子等带电体的运动，使其被磁化而产生一个附加磁场 $B^{'}$，于是该物质的 B 为

$$B = B_0 + B' = μ_0H + B'$$
H 为外磁场强度；$μ_0$ 为真空磁导率；$B^{'}$ 为物质磁化产生的附加磁感应强度

物质的磁化可以使用 磁化强度 I 来表示，I 是矢量，它与磁场强度成正比：

$$I = χH$$

B' 与 I 的关系

$$B' = μ_0I = χμ_0H$$

所以

$$B = (1 + χ)μ_0H = μμ_0H$$

物质的磁化现象有以下三种情况

诱导磁矩（粒子本身不具有永磁矩时）
诱导磁矩+永久磁矩

摩尔磁化率

$$χ_M = χ_μ χ_0 ≈ {N_Aμ_m^2μ_0}/{3kt}$$

μm 与未成对电子数 n 的关系

$$μ_m = μ_B\sqrt{n(n+2)}$$

μB 的量子数值

$$μ_B = eh/4πm_e$$

古埃法测磁化率

莫尔盐标定
W空管（H=0）
W空管（H=H）
W空管+样品（H=0）
W空管+样品（H=H）

$$χ_M = 2(ΔW_{空管+样品} - ΔW_{空管})ghM/(μ_0WH^2)$$