Электрохи́мия — раздел физической химии, изучающий химические процессы, которые сопровождаются появлением электрического тока или, наоборот, возникают под действием электрического тока.
Предметом электрохимических исследований также являются электролиты и устанавливающиеся в них равновесия. Многие химические реакции протекают лишь при воздействии электрической энергии. Часто их проводят в электролитических ячейках (электролизерах) на электродах, соединенных с внешним источником тока. Изучение этих реакций дает информацию о природе и свойствах веществ, а также позволяет получать с помощью электросинтеза новые химические соединения. Электрохимические процессы применяются в промышленности. В качестве примера можно привести производство хлора и алюминия, гальваностегию и электрическую экстракцию. Гальванические элементы, преобразующие химическую энергию в электрическую, составляют основу источников тока — батарей и аккумуляторов, а также топливных элементов.
- поведение ионов в растворах электролитов и прохождение тока через такие растворы;
- разделение ионов в электрическом поле (электрофорез); коррозию и пассивацию металлов;
- электрические эффекты в биологических системах (биоэлектрохимия);
- фотоэлектрохимические процессы (влияние света на электрохимические реакции в ячейках).
Для качественного и количественного анализа химических веществ разработаны электрохимические методы:
Кондуктометрия основана на измерении электропроводности раствора и применяется для определения концентрации солей, кислот, оснований.
Потенциометрия применяется для определения физико-химических параметров, исходя из данных о потенциале гальванического элемента.
В вольтамперометрии используется микроэлектрод с площадью поверхности 10–7-10–1 см2, получаемые с его помощью вольтамперные кривые позволяют идентифицировать растворенные вещества, определить их концентрацию, а нередко — термодинамические и кинетические параметры; амперометрия основана на измерении предельного диффузионного тока, проходящего через раствор при фиксированном напряжении между индикаторным электродом и электродом сравнения.
В кулонометрии проводят электролиз раствора и определяют количество образующегося вещества по количеству электричества, необходимого для электролиза (Законы Фарадея).
Систематические электрохимические исследования стали возможны на рубеже 18-19 веков, когда Л. Гальвани и А. Вольта создали источник постоянного тока. Наиболее важными из ранних электрохимических исследований были работы британского химика Г. Дэви (выделение калия, магния, кальция, стронция, бария).
Исследования М. Фарадея по электромагнитной индукции привели к созданию электрических генераторов, что позволило осуществлять электрохимические процессы в промышленных масштабах. Работы С. Аррениуса, Я. Вант-Гоффа и В. Оствальда явились вехой в развитии теории электролитов и представлений о физико-химических свойствах растворов и их термодинамике.
Большой вклад в электрохимическую термодинамику внесли работы Дж. Гиббса и В. Нернста. Моделированием кинетических процессов на электродах занимались Ю. Тафель (1905), Дж. Батлер (1924), М. Фольмер (1930), А.Н. Фрумкин (1930-1933).
- Агладзе Р. И. Прикладная электрохимия. М.; Л., 1975.
- Измайлов Н. А. Электрохимия растворов. М., 1976.
- Методы измерения в электрохимии. Т. 1-2. М., 1977.
- Корыта И. Ионы, электроды, мембраны. М., 1983.
- Багоцкий В. С. Основы электрохимии. М., 1988.