電化學(xué)
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電化學(xué)是研究電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電能和化學(xué)能 相互轉(zhuǎn)化可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個分支，稱放電化學(xué)。因而電化學(xué)往往專指“電池的科學(xué)”。
電池由兩個電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成，因而電化學(xué)的研究內(nèi)容應(yīng)包括兩個方面：一是電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學(xué)，其中包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等，其中電解質(zhì)溶液的物理化學(xué)研究常稱作電解質(zhì)溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學(xué)，其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后的極化性質(zhì)，也就是電極和電解質(zhì)界面上的電化學(xué)行為。電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會涉及到化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
發(fā)展
在1663年，德國物理學(xué)家 Otto von Guericke 創(chuàng)造了第一個發(fā)電機，通過在機器中的摩擦而產(chǎn)生靜電。這個發(fā)電機將一個巨大的硫球放入玻璃球中，并固定在一棵軸上制成的。通過搖動曲軸來轉(zhuǎn)動球體，當一個襯墊與轉(zhuǎn)動的球發(fā)生摩擦的時候就會產(chǎn)生靜電火花。 這個球體可以拆卸并可以用作電學(xué)試驗的來源。
在17世紀中葉，法國化學(xué)家 Charles Fran?ois de Cisternay du Fay 發(fā)現(xiàn)了兩種不同的靜電，即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。 Du Fay 發(fā)布說電由兩種不同液體組成："vitreous" (拉丁語”玻璃“)，或者正電；以及"resinous", 或者負電。這便是電的雙液體理論，這個理論被17世紀晚期Benjamin Franklin 的單液體理論所否定。
1781年，查爾斯.奧古斯丁 庫侖 (Charles-Augustin de Coulomb) 在試圖研究由英國科學(xué)家Joseph Priestley 提出的電荷相斥法則的過程中發(fā)展了靜電相吸的法則。
1791年伽伐尼發(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動物電”現(xiàn)象，一般認為這是電化學(xué)的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”，即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型。在直流電機發(fā)明以前，各種化學(xué)電源是唯一能提供恒穩(wěn)電流的電源。1834年法拉第電解定律的發(fā)現(xiàn)為電化學(xué)奠定了定量基礎(chǔ)。
19世紀下半葉，經(jīng)過赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦于電池的“起電力”(今稱“電動勢”)以明確的熱力學(xué)含義；1889年能斯特用熱力學(xué)導(dǎo)出了參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度與電極電勢的關(guān)系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質(zhì)稀溶液靜電理論，大大促進了電化學(xué)在理論探討和實驗方法方面的發(fā)展。
20世紀40年代以后，電化學(xué)暫態(tài)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展、電化學(xué)方法與光學(xué)和表面技術(shù)的聯(lián)用，使人們可以研究快速和復(fù)雜的電極反應(yīng)，可提供電極界面上分子的信息。電化學(xué)一直是物理化學(xué)中比較活躍的分支學(xué)科，它的發(fā)展與固體物理、催化、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展相互促進、相互滲透。
在物理化學(xué)的眾多分支中，電化學(xué)是唯一以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。它的應(yīng)用主要有：電解工業(yè)，其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無機物基礎(chǔ)工業(yè)；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機械工業(yè)使用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整；環(huán)境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學(xué)電源；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問題；許多生命現(xiàn)象如肌肉運動、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機理。應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來的各種電化學(xué)分析法已成為實驗室和工業(yè)監(jiān)控的不可缺少的手段。
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