Електрохімія

Електрохі́мія — галузь науки, яка вивчає властивості систем, що містять іонні провідники, та перетворення речовин на межі поділу фаз за участю заряджених часток (іонів, електронів). Зокрема, електрохімія вивчає закони взаємного перетворення електричної і хімічної форм руху матерії, будову і властивості розчинів електролітів, процеси електролізу, роботу електрохімічних елементів, електрохімічну корозію, електросинтез речовин, тощо.

Електрохімічний процес відбувається на межі поділу твердої та рідкої фази (іноді між двома рідинами).

Історія

Думка про існування зв'язку між хімічними та електричними явищами була висловлена М. В. Ломоносовим ще в 1752 р. Але через відсутність достатньо потужного джерела електричної енергії дослідження цього зв'язку на той час було неможливим. Відомі досліди Гальвані (1791 р.) з препарованими лапками жаби посилили інтерес до електрохімічних досліджень. В 1799 р. Вольта винайшов першу електрохімічну батарею, яка отримала назву "вольтова стовпа". Після цієї події незвичайні властивості електрохімічних ланцюгів стали предметом вивчення нової науки - електрохімії.

Згодом було розроблено більш досконалі хімічні джерела струму, які отримали назву гальванічних елементів. З їх допомогою було створено багато відкриттів в області фізики, встановлено ряд основних законів електрики і магнетизму. Після винайдення динамомашини в 60-х роках ХІХ ст. гальванічні елементи, як джерела струму, втратили своє значення. Новий інтерес до них почався з середини ХХ ст., що пов'язано з розвитком напівпровідникової радіотехніки, мікроелектроніки, космічних технологій.

У 1960—1970-х роках інтенсивно розвивалася квантова електрохімія, лідером якої був радянський електрохімік Реваз Догонадзе та його група.

Радянська школа електрохіміків

• О. Н. Фрумкін
• О. І. Левін
• Л. І. Антропов
• Б. Б. Дамаскін

Основні напрямки досліджень

• 1. Теорія електролітів (водних, неводних, твердих, розплавлених).
• 2. Міжфазна межа контакту іонних провідників з електронними напівпровідниками, з іншими іонними провідниками або діелектриками (включаючи вакуум і газ).
• 3. Електрохімічна термодинаміка.
• 4. Електрохімічна кінетика (мікро- та макро).
• 5. Електрокаталіз.

Наукові основи

• електрохімічні методи аналізу (електроаналітична хімія);
• процеси перетворення енергії та інформації;
• електросинтез (органічний та електросинтез неорганічний);
• біоелектрохімія;
• процеси електрохімічного осадження металів і сплавів, електрокристалізації тощо.

Прикладна електрохімія

Гальванічні покриття

Технологія нанесення тонких шарів металу (цинк, або тришарове покриття мідь-нікель-хром, та ін.) може захистити сплави заліза від корозії.

Гальваничні покриття застосовують також для декоративних цілей (золочіння, сріблення).

Електрохімія неводних розчинів

Дослідження у водних розчинах обмежені електрохімічною стійкістю води, як розчинника. Електроліз розплавів не завжди можливий, тому що прості та комплексні сольові системи, у цьому випадку евтектичні розплави, мають надто високу температуру плавлення. Неводні розчини в органічних розчинниках, в рідкому SO₂ тощо дозволяють здійснити деякі процеси, надто енергомісткі або зовсім неможливі у воді чи розплавах.

Див. також

• Електрод
• Ряд активності металів
• Біоелектрика
• Контактна різниця потенціалів
• Електрохімічний потенціал
• Діаграми Фроста
• Important publications in electrochemistry
• Діаграми Пурбе
• Редокс-титрування
• Таблиця стандартних електродних потенціалів
• Потенціал
• EIS Spectrum Analyser — прикладна програма для аналізу та симуляції електрохімічного імпедансу.
• Йоніка

Посилання

• Electrochemistry.net
• The Electrochemical Society
• International Society of Electrochemistry (ISE)
• Electrochemistry Encyclopedia at Case Western Reserve University
• Electrochemistry Dictionary at Case Western Reserve University (size ~ 388KB)
• Experiments in Electrochemistry at Fun Science
• Potentiodynamic Electrochemical Impedance Spectroscopy
• Nanoelectrode.com News and research articles related to nanoelectrochemistry

Література

• ВАК України. Паспорт спеціальності. N 17-09/1 від 29.01.98
• Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0