0　緒論

0.1　電化學定義及研究內容

電化學（electrochemistry）是物理化學的一個分支。物理化學是研究物質的化學變化以及和化學變化相聯系的物理過程的科學，如溫度、壓力、濃度、體積以及光線、磁場、電場對化學反應的影響等。電化學則主要是研究電現象和化學現象之間的關系及電能和化學能之間的相互轉化及轉化過程中有關規律的科學。這些關系包括兩個方面（參見圖0-1）：a.當體系內自動發生一個化學變化時，體系產生電能——實現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發生化學變化——實現這種變化的裝置稱為電解池（electrolytic cell）。在第一種變化中化學能轉變為電能，在第二種變化中電能轉變為化學能。電和化學反應相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現，二者統稱電化學，后者為電化學的一個分支，稱放電化學。通常情況下，電化學往往專指“電池的科學”。

圖0-1　電化學的研究對象

電化學研究的對象包括三個部分：第一類導體、第二類導體、兩類導體的界面性質以及界面上所發生的一切變化。因此電化學也可定義為：研究出現在一個電子導體相和一個離子導體相界面上的各種效應的科學。因而電化學的研究內容應包括兩個方面（圖0-2）：a.電解質的研究，即電解質學（或離子學），包括電解質的導電性質、離子的傳輸特性、參與反應離子的平衡性質等。b.電極研究，即電極學，包括電極界面（通常稱“電子導體/離子導體”界面）和“離子導體/離子導體”界面（兩者通常稱電化學界面）的平衡性質和非平衡性質。當代電化學十分重視研究電化學界面結構、界面上的電化學行為及其動力學。

圖0-2　電化學的研究內容

電解質學和電極學的研究都會涉及電化學熱力學、電化學動力學和物質結構。電化學的熱力學研究電化學系統中沒有電流通過時系統的性質，主要處理和解決電化學反應的方向和傾向問題，電化學動力學研究電化學系統中有電流通過時系統的性質，主要處理和解決電化學反應的速率和機理問題。