0　緒論

0.1　電化學(xué)定義及研究內(nèi)容

電化學(xué)（electrochemistry）是物理化學(xué)的一個(gè)分支。物理化學(xué)是研究物質(zhì)的化學(xué)變化以及和化學(xué)變化相聯(lián)系的物理過程的科學(xué)，如溫度、壓力、濃度、體積以及光線、磁場、電場對化學(xué)反應(yīng)的影響等。電化學(xué)則主要是研究電現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象之間的關(guān)系及電能和化學(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)。這些關(guān)系包括兩個(gè)方面（參見圖0-1）：a.當(dāng)體系內(nèi)自動發(fā)生一個(gè)化學(xué)變化時(shí)，體系產(chǎn)生電能——實(shí)現(xiàn)這種變化的裝置稱為原電池（primary cell）；b.在外加電壓作用下體系內(nèi)發(fā)生化學(xué)變化——實(shí)現(xiàn)這種變化的裝置稱為電解池（electrolytic cell）。在第一種變化中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽诘诙N變化中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實(shí)現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個(gè)分支，稱放電化學(xué)。通常情況下，電化學(xué)往往專指“電池的科學(xué)”。

圖0-1　電化學(xué)的研究對象

電化學(xué)研究的對象包括三個(gè)部分：第一類導(dǎo)體、第二類導(dǎo)體、兩類導(dǎo)體的界面性質(zhì)以及界面上所發(fā)生的一切變化。因此電化學(xué)也可定義為：研究出現(xiàn)在一個(gè)電子導(dǎo)體相和一個(gè)離子導(dǎo)體相界面上的各種效應(yīng)的科學(xué)。因而電化學(xué)的研究內(nèi)容應(yīng)包括兩個(gè)方面（圖0-2）：a.電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學(xué)（或離子學(xué)），包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)、離子的傳輸特性、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等。b.電極研究，即電極學(xué)，包括電極界面（通常稱“電子導(dǎo)體/離子導(dǎo)體”界面）和“離子導(dǎo)體/離子導(dǎo)體”界面（兩者通常稱電化學(xué)界面）的平衡性質(zhì)和非平衡性質(zhì)。當(dāng)代電化學(xué)十分重視研究電化學(xué)界面結(jié)構(gòu)、界面上的電化學(xué)行為及其動力學(xué)。

圖0-2　電化學(xué)的研究內(nèi)容

電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會涉及電化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)動力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。電化學(xué)的熱力學(xué)研究電化學(xué)系統(tǒng)中沒有電流通過時(shí)系統(tǒng)的性質(zhì)，主要處理和解決電化學(xué)反應(yīng)的方向和傾向問題，電化學(xué)動力學(xué)研究電化學(xué)系統(tǒng)中有電流通過時(shí)系統(tǒng)的性質(zhì)，主要處理和解決電化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題。