电化学

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电化学是研究在一个电子导体（含有金属或者半导体的电极，包含石墨）或者离子导体（电解质）接界面上所发生的反应的化学的一个分支。

如果一个化学反应是由一个外电压所引起，或者一个化学反应产生了一个电压，例如电池，那么这就是一个电化学反应。通常，电化学所处理的是在隔离空间内进行的氧化反应和还原反应，电荷由一个分子传导到另外一个分子上面的过程不属于电化学研究的范畴。

[编辑] 电化学历史

[编辑] 16世纪至18世纪发展史

公元16世纪标志着对于电认知的开始。在16世纪50年代，英国科学家William Gilbert 花了17年时间进行磁学方面的试验，更准确来说，是关于电方面的研究。由于他在磁铁方面的研究，Gilbert 以“磁学之父”而为世人所知。他发现了很多方法用于产生以及增强磁铁的磁性。

在1663年，德国物理学家 Otto von Guericke 创造了第一个发电机，通过在机器中的摩擦而产生静电。这个发电机将一个巨大的硫球放入玻璃球中，并固定在一棵轴上制成的。通过摇动曲轴来转动球体，当一个衬垫与转动的球发生摩擦的时候就会产生静电火花。这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。

在17世纪中叶，法国化学家 Charles François de Cisternay du Fay 发现了两种不同的静电，即同种电荷相互排斥而不同种电荷相互吸引。 Du Fay 发布说电由两种不同液体组成："vitreous" (拉丁语”玻璃“)，或者正电；以及"resinous", 或者负电。这便是电的双液体理论，这个理论被17世纪晚期Benjamin Franklin 的单液体理论所否定。

1781年，查尔斯.奥古斯丁库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 在试图研究由英国科学家Joseph Priestley 提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。

在18世纪末，意大利物理学家，解剖学家 Luigi Galvani (鲁依吉加尔瓦尼) 在其于1791年发表的"De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius"(拉丁语：电流在肌肉运动中所起的作用)中提出在生物形态下存在的“神经电流物质”，从而标志着在化学反应与电流之间架起了一座桥梁。

在他的论文中，加尔瓦尼得出结论说动物组织中包含一种迄今为止被忽略的动物所天生的，并且及其重要的能力，他将其命名为“动物电”，“动物电”通过金属探针来激活神经和有限的肌肉组织。他相信这种能力是除了闪电或者电鳗所产生的“自然”形式的电能已经由摩擦产生的“人工”形式电能之外的一种新的形式。

加尔瓦尼（Galvani）的同僚广泛的接受了他的观点，但是亚历桑德罗福特（Alessandro Volta）并不赞成“生物电流”的这个想法，并回应青蛙的腿会因不同的金属韧度，组成以及大小而有不同的反应。

[编辑] 十九世纪

1800年，英国化学家威廉尼克尔森 (Wiliam Nicholson) 和约翰里特尔（Johann Ritter）通过电解的方式成功将水分解为氢气和氧气。不久之后，约翰里特尔发现了电沉积的方法。他同时观察到在电解过程中沉积的金属与产生的氧气取决于电极之间的间距。 1801年，里特尔观察到了热电电流并预测了由托马斯约翰希贝克（Thomas Johann Seebeck）所发现的热电效应。

在19世纪初，威廉海德沃勒斯顿（William Hyde Wollaston）改进了电堆。亨弗利达维 (Humphry Davy)爵士关于电解的研究得出这样的结论,即:在简单电解池中由于一个或者一组化学反应所产生的电能是发生在两种具有不同电荷的物质之间的.这一研究直接导致了在1808年,将纳和钾,以及其他碱金属从它们的化合物中提炼出来。

汉斯克里斯蒂安奥斯特（Hans Christian Ørsted）于1820年所发现的电磁效应立即被认为是划时代的进步，尽管他将进一步对于电磁学的研究留给了他人。安德烈-玛丽安培（André-Marie Ampère）很快重现了奥斯特的试验，并且推导出了其数学公式。

1821年，爱沙尼亚-德国物理学家托马斯约翰希贝克（Thomas Johann Seebeck）描述了在两种不同金属接界处，并且在接界处有一个温度差的话，会产生一个电势差。

1821年，德国科学家约格欧姆（Georg Ohm）在著作《通过数学方法研究电流电路》(<galvanische Kette, mathematisch bearbeitet>)中完全阐述了他关于电流的理论。

1832年，迈克尔法拉利基于其电化学试验中的发现阐述了两个电化学定律。 1836年，约翰丹尼尔（John Daniell）通过消耗氢气来制造电能而制造了第一个一次电池。并且，丹尼尔解决了极化的问题。在实验室中，他发现通过将汞和鲟鱼体内的锌制成合金可以产生更好的电压。

威廉格洛沃（William Grove）在1839年制造出了第一个燃料电池。1846年，维尔赫姆韦伯（Wilhelm Weber）制造出了第一个电测力计。1866年，乔治莱克兰谢（Georges Leclanché）为一款新电池注册了专利，这一款电池成为了后来世界上第一种光反应用的电池，锌碳电池。

斯万特奥古斯特阿何尼斯（Svante August Arrhenius）在1884年发表了他的论文，对于电解质电导率的研究（Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes）。从他的结果中作者得出结论：电解质，当溶解在水中时，会分解为带有不同种电荷的离子。

1886年，保罗夏洛特（Paul Héroult）和查尔斯 M. 哈尔（Charles M. Hall）通过利用迈克尔法拉利所阐述的原理成功的研究出了一种获得铝的方法。

1894年，弗雷得理希奥斯瓦尔德（Friedrich Ostwald）完成了关于有机酸的电导率和电离的重要研究。

德国科学家瓦尔德赫曼能斯特（Walther Hermann Nernst）在1888年发展了关于伏打电池（Voltaic cell）的电动势的理论。1889年，他演示了如何将产生的电流用于计算在产生电流的反应中的自由能的特性。他建立了一个方程式，即能斯特方程式，其将电池的电压与其特性联系起来。

1898年，弗里茨哈勃演示了，如果阴极电压保持恒定的条件下电解过程可以生成固定量的还原产物。1898年他解释了作为阴极的硝基苯的还原过程，并且这成为了其他相似还原反映的模板。