ELEKTROCHEMIE

Elektrochemie,

 

Teilgebiet der physikalischen Chemie, das sich mit den Zusammenhängen zwischen elektrischen Vorgängen und chemischen Reaktionen sowie mit der Anwendung der Vorstellungen und Gesetze der Elektrizitätslehre auf damit zusammenhängende Eigenschaften der Materie und Probleme der Materiestruktur befasst.Die beiden wesentlichen Grundphänomene der Elektrochemie sind: 1) das Hervorrufen chemischer Reaktionen und eines chemischen Stoffumsatzes durch Zufuhr elektrischer Energie von außen (Elektrolyse) und 2) die Gewinnung elektrischer Energie durch freiwillig ablaufende chemische Reaktionen (in Brennstoffzellen und elektrochemischen Elementen). Die damit zusammenhängenden Probleme der Elektrochemie sind: 1) elektrolytische Dissoziation, Hydrolyse, Theorie der starken und schwachen Lösungen und Elektrolyte (Debye-Hückel-Theorie); 2) elektrische Leitfähigkeit von Lösungen (v. a. in Abhängigkeit von Konzentration und Temperatur); 3) Grenzflächenpotenziale (Galvani-Spannung), Elektroden-, Korrosions- und Passivitätsprobleme, elektrochemische Polarisation, Zersetzungsspannungen; 4) Diffusionspotenziale, elektrokinetische Erscheinungen. - Als technische Anwendungen der Elektrochemie spielen in der Industrie v. a. die Elektrolyseverfahren eine Rolle, weiter die anodische Oxidation, die Galvanoplastik und Galvanotechnik, die elektrochemischen Metallbearbeitungsverfahren sowie die elektrothermischen Verfahren bei der Gewinnung von reinen Elementen und der Herstellung anorganischer Stoffe.

 

Geschichte:

 

Die historische Grundlage der Elektrochemie ist die aufgrund der Froschschenkelversuche L. Galvanis von A. Volta 1799 ausgesprochene Erkenntnis, dass durch chemische Einwirkung zweier Stoffe aufeinander eine Elektrizitätswirkung eintreten kann. 1800 zerlegten W. Nicholson und A. Carlisle mithilfe des elektrischen Stroms Wasser, ab 1807 stellte H. Davy mehrere Alkali- und Erdalkalimetalle durch Elektrolyse ihrer Salze dar. 1805 entwickelte T. Freiherr von Grotthuß eine Theorie zur Erklärung der Wasserzersetzung. M. Faraday führte 1834 die Begriffe Elektrolyt, Anode, Kathode, Anion und Kation in die Elektrochemie ein. Die ersten Ansätze zu einer Thermodynamik galvanischer Elemente stammen von J. P. Joule (ab 1841) und H. von Helmholtz (1847). J. W. Hittorf klärte 1853-59 das Problem der Ionenwanderung. 1883-87 entwickelte S. Arrhenius seine Theorie der elektrolytischen Dissoziation. Wilhelm Ostwald veröffentlichte 1888 sein Verdünnungsgesetz. Mit den Arbeiten von W. H. Nernst über die Stromerzeugung in galvanischen Ketten (ab 1888) und mit den Arbeiten von P. Debye und W. Hückel (1923) waren die theoretischen Grundlagen der Elektrochemie im Wesentlichen gegeben.

 

Literatur:

 

C. H. Hamann u. W. Vielstich: E., 2 Bde. (^1-21981-85);

 E. Zirngiebl: Einf. in die angewandte E. (1993);

 

Angewandte E., hg. v. J. Garche (1994).