第一篇 关于溶剂
说起溶剂,我们马上会想到水,的确水是一种很好的溶剂。然而,现在除了水之外还有许多优良的溶剂,其中一些被广泛用于电极反应。
这些溶剂可以大致分为1)主要由分子组成的分子性溶剂;2)由阴和阳离子组成的离子性溶剂。
分子性溶剂可分为水和非水溶剂两大类。而非水溶剂则可进一步分为有机溶剂和其它分子溶剂,比如氟化氢、液氨、二氧化硫等,除水以外的溶剂统称为非水溶剂。大多数离子溶剂是可以分为电解质的高温熔融盐,和最近受到广泛关注的在常温下为液态的离子性液体。

図1-1 溶剂类型示意图
水是一种非常优秀的电极反应溶剂被广泛使用,另一方面,当电极反应使用水以外的适当溶剂时,可以获得与水溶液不同的各种效果。
例如,
1)可以溶解不溶于水的物质。
2)在水溶液中因与水反应而不稳定的物质(电极材料、电极反应物、中间体或产物等)可以稳定存在。
3)可以在比水溶液更宽的电位范围、pH 范围和温度范围内进行电化学反应的测量。
4) 通过改变溶质的溶解状态和反应性,可以使反应机理变得能更符合目标用途等。
例如,
1)可以溶解不溶于水的物质。
2)在水溶液中因与水反应而不稳定的物质(电极材料、电极反应物、中间体或产物等)可以稳定存在。
3)可以在比水溶液更宽的电位范围、pH 范围和温度范围内进行电化学反应的测量。
4) 通过改变溶质的溶解状态和反应性,可以使反应机理变得能更符合目标用途等。
如果有需要增加电极活性物质的溶解度,或者是需要限制氢离子参与电化学反应,以及需要进行低温测量以延长产物的寿命等的情况下,使用非水溶剂进行电化学实验就十分有效了。
并且,电化学方法也是解析溶剂本身的特性和溶质在其中的行为的最基本和有效的手段。
在讨论电极反应用的溶剂之前,需要先行回顾一下介电常数和相对介电常数这两个物理量的定义。
介电常数ε:当从外部施加电场时,物质中原子(或分子)产生的响应(介电极化的方式)所决定的常数。
相对介电常数εr:是介质的介电常数与真空的介电常数之比。 是一个无量纲量。
溶剂的相对介电常数 εr 是影响离子的溶剂化和电解质的解离的最重要的性质。