電化學(xué)分析法的起源和發(fā)展
在1663年,德國物理學(xué)家 Otto von Guericke 創(chuàng)造了第一個(gè)發(fā)電機(jī),通過在機(jī)器中的摩擦而產(chǎn)生靜電。這個(gè)發(fā)電機(jī)將一個(gè)巨大的硫球放入玻璃球中,并固定在一棵軸上制成的。通過搖動曲軸來轉(zhuǎn)動球體,當(dāng)一個(gè)襯墊與轉(zhuǎn)動的球發(fā)生摩擦的時(shí)候就會產(chǎn)生靜電火花。 這個(gè)球體可以拆卸并可以用作電學(xué)試驗(yàn)的來源。
在17世紀(jì)中葉,法國化學(xué)家 Charles François de Cisternay du Fay 發(fā)現(xiàn)了兩種不同的靜電,即同種電荷相互排斥而不同種電荷相互吸引。 Du Fay 發(fā)布說電由兩種不同液體組成:"vitreous" (拉丁語”玻璃“),或者正電;以及"resinous", 或者負(fù)電。這便是電的雙液體理論,這個(gè)理論被17世紀(jì)晚期Benjamin Franklin 的單液體理論所否定。
1781年,查爾斯.奧古斯丁?庫侖?(Charles-Augustin de Coulomb) 在試圖研究由英國科學(xué)家Joseph Priestley 提出的電荷相斥法則的過程中發(fā)展了靜電相吸的法則。
1791年伽伐尼發(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動物電”現(xiàn)象,一般認(rèn)為這是電化學(xué)的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”,即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型。在直流電機(jī)發(fā)明以前,各種化學(xué)電源是唯一能提供恒穩(wěn)電流的電源。1834年法拉第電解定律的發(fā)現(xiàn)為電化學(xué)奠定了定量基礎(chǔ)。
19世紀(jì)下半葉,赫爾姆霍茲和吉布斯的工作,賦于電池的“起電力”(今稱“電動勢”)以明確的熱力學(xué)含義;1889年能斯特用熱力學(xué)導(dǎo)出了參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度與電極電勢的關(guān)系,即著名的能斯脫公式;1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液靜電理論,大大促進(jìn)了電化學(xué)在理論探討和實(shí)驗(yàn)方法方面的發(fā)展。
20世紀(jì)40年代以后,電化學(xué)暫態(tài)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展、電化學(xué)方法與光學(xué)和表面技術(shù)的聯(lián)用,使人們可以研究快速和復(fù)雜的電極反應(yīng),可提供電極界面上分子的信息。電化學(xué)一直是物理化學(xué)中比較活躍的分支學(xué)科,它的發(fā)展與固體物理、催化、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展相互促進(jìn)、相互滲透。
在物理化學(xué)的眾多分支中,電化學(xué)是唯一以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。它的應(yīng)用主要有:電解工業(yè),其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無機(jī)物基礎(chǔ)工業(yè);鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;機(jī)械工業(yè)使用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整;環(huán)境保護(hù)可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物;化學(xué)電源;金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問題;許多生命現(xiàn)象如肌肉運(yùn)動、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機(jī)理。應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來的各種電化學(xué)分析法已成為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)監(jiān)控的不可缺少的手段。