Elektrokimyo

Elektrokimyo — fizik kimyoning tarkibida ionlari boʻlgan sistemalarni (eritmalar, suyukdanmalar va qattiq elektrolitlar), shuningdek, 2 faza chegarasida zaryadli zarralar (ionlar va elektronlar) ishtirokidagi jarayonlar va hodisalarni oʻrganadigan boʻlimi. Odatda, fazalardan biri metall yoki yarimoʻtkazgich, ikkinchisi esa eritma yoki elektrolit suyuqlanmasi yoxud qattiq elektrolit boʻladi. Aksari hollarda bu 2 fazaning oʻzaro taʼsirida elektr toki hosil boʻladi. Shu sababli E. elektr toki hosil boʻlishi yoki aksincha kimyoviy birikmalarga elektr tokining taʼsiri natijasida kechadigan fizikkimyoviy jarayonlarni oʻrganadigan fan deb hisoblanadi.

Elektr toki va kimyoviy hodisalarning oʻzaro bogʻliqligi borasidagi ilk tadqiqotlar 18-asrning 2-yarmiga taalluqli. Lekin bu tadqiqotlar oʻsha davrda kuchli elektr manbalari boʻlmagani bois tasodifiy tavsifga ega. Bunday manba 18—19-asrlarda L. Galʼvani va A. Volgpa ishlari natijasida paydo boʻldi va shu sababli E.ni ularning nomlari bilan bogʻlaydilar. Keyinchalik galvanik elemenshlar deb nom olgan mukammalroq kimyoviy tok manbalari ishlab chiqildi. Ulardan foydalanib fizika sohasida koʻpgina kashfiyotlar qilindi, elektr va magnetizmning qator asosiy qonunlari ochildi. 19-asrning 60- yillarida dinamomashinalarning kashf etilishi natijasida galvanik elementlar elektr manbalari sifatida oʻz ahamiyatini yoʻqotdi; 20-asrda yarimoʻtkazgichli radiotexnika, mikroelektronika, kosmik texnikaning rivojlanishi bilan ularga boʻlgan yangi qiziqish paydo boʻlgan. Hozirgi vaqtda avtonom kimyoviy tok manbalarining roli yanada ortdi. Galvanik elementdagi elektr yurituvchi kuch (EYUK) mohiyatini tushuntirish uchun energiyaning saqlanish qonuni ochilgandan soʻng V. Nernst ishlarida goʻlatoʻkis ifodalangan kimyoviy nazariya olgʻa surildi. Bu nazariyaga muvofiq, galvanik elementdagi elektr energiyaning manbai metall elektrod va elektrolit eritmalari chegaralarida sodir boʻladigan kimyoviy reaksiyalar energiyasidir. Gibs — Gelmgoltsning termodinamik tenglamasi galvanik element EYUKni reaksiyaning issiqdik effekti va temperatura bilan bogʻlash imkoniyatini, Nernst tenglamasi (1888) esa EYUKning elektrolit konsentratsiyasiga termodinamik bogʻliqligini koʻrsatadi. Keyinchalik Nernst nazariyasi baʼzi hollarda amaliyotga toʻgʻri kelmasligi aniqlandi. 20-asrning 30—40- yillarida A.N.Frumkin Volta va Nernst ishlarini rivojlantirish natijasida galvanik element EYUK paydo boʻlish mexanizmining toʻgʻri yechimini topdi. 19-asr boshlarida elektrolizning ochilishi, suvning vodorod va kislorodga ajralishi (A. Karleyl va U. Nikolson), №ON va KON dan ilk bor metall holdagi natriy va kaliy olinishi (G. Devi, 1807), elektrolizning miqdoriy qonunlari (Faradey qonunlari) aniqlanishi E. rivojlanishiga katta hissa qoʻshdi.

1838 yilda B.S. Yakobining galvanik elementni mukammallashtirish borasidagi ilmiy tadqiqotlari natijasida metall tuzlarini elektrokimyoviy usulda qaytarib katodda sof metall olib galvanotexnikaga asos solindi. Hozirgi vaqtda suv, tuzlarning suvdagi eritmalari va organik moddalarni metall ajratmasdan elektroliz (qarang Elektrosintez) qilishga asoslangan kuchli elektrokimyoviy ishlab chiqarish mavjud. Organik moddalarni elekgrosintez qilish (Kolbe reaksiyasi), elektrolit eritmalarining tuzilish nazariyasi (qarang Kolraush konuni), elektrolitik dissotsiatsiya nazariyasi (S. Arrenius, 1887), ionlarning solvatatsiyasi (tuzlanish) toʻgʻrisidagi tasavvurlar (I.A. Kablukov, 1891), ionlarning oʻzaro elektrostatik taʼsiri (Debay — Xyukkel nazariyasi) metallar korroziyasi va undan himoyalanish va boshqalar E. rivojlanishida muhim ahamiyatga ega boʻldi.

E.ning tarixiy rivojlanishiga asoslanib zamonaviy nazariy E. quyidagi boʻlimlarga ajratiladi: 1) elektrolitlarning tuzilishi va ularning elektr oʻtkazuvchanligi; 2) elektrod va eritma chegarasidagi elektrokimyoviy muvozanat; 3) elektrokimyoviy reaksiyalar tezligi. 20-asr oxirlarida E.ning yangi mustaqil boʻlimi — 2 ta ionli sistema chegarasidagi muvozanatlar va membrana jarayonlarini oʻrganish yuzaga keldi.

E.ning rivojlanishi elektrotexnika, radiotexnika, mikroelektronika va kompyuter texnikasi yutuqlari bilan uzviy bogʻliq boʻlib, bu tarmoqlar asosida elektrokimyoviy sistemalarni oʻrganishning koʻpgina usullari ishlab chiqildi. E. zamonaviy asbobsozlikda ham muhim ahamiyatga ega. E.ning amaliy boʻlimlaridan biri — xemotronika — elektron yacheykalarni elektron sxemalarda qoʻllash muammolari bilan shugʻullanadi.

E. usullari faollik koeffitsiyentlarini, kimyoviy reaksiyalarning issikdik effektlarini aniqlashda, turli sistemalardagi muvozanat konstantlarini topishda, analitik kimyoda keng qoʻllanadi. E. kolloid kimyo bilan ham uzviy bogʻliq. E. va biologiya chegarasida yangi ilmiy soha — bioelektrokimyo paydo boʻldi; fotoelektrokimyo ham alohida yoʻnalish sifatida ajratiladi.

Oʻzbekistonda E.ning rivojlanishiga A. M. Murtazayev, A. G. Siganov va boshqalar katta hissa qoʻshdilar. "Elektrokimyosanoat", Uzbekiston issiqbardosh materiallar kombinati, Olmaliq konmetallurgiya kombinati, Toshkent aviatsiya zavodi, Toshkent qishloq xoʻjaligi mashinalari zavodi, "Foton" va boshqalar koʻpgina korxonalarda E. jarayonlarini qoʻllab mahsulotlar ishlab chiqariladi.

Elektrokimyo - bu tizimlar va interfeyslarni elektr toki ular ichidan o'tayotganda tekshiradigan, o'tkazgichlarda, elektrodlarda (metall yoki yarimo'tkazgichlardan, shu jumladan grafitdan) va ionli o'tkazgichlardan (elektrolitlardan) jarayonlarni o'rganadigan kimyo fanining bo'limi. Elektrokimyo fazoviy ajratilgan elektrodlarda sodir bo'ladigan oksidlanish va qaytarilish jarayonlarini, ionlar va elektronlarning o'tkazilishini o'rganadi. To'g'ridan-to'g'ri zaryadning molekuladan molekulaga o'tkazilishi elektrokimyoda hisobga olinmaydi.

XVI asr elektr energiyasini o'rganishni boshlaydi. 17 yil davomida ingliz olimi Uilyam Xilbert magnetizm va ma'lum darajada elektr energiyasini tadqiq qilmoqda. Uning tadqiqotlari magnetizm va elektr toki haqidagi bilimlarning rivojlanishiga katta ta'sir ko'rsatdi. U "Magnetizmning otasi" nomi bilan mashhur bo'ldi. 1663 yilda nemis fizigi Otto fon Gerike birinchi elektr generatorini yaratdi, u ishqalanish orqali statik elektr energiyasini ishlab chiqardi. Jenerator oltingugurtning qalin qatlami bilan qoplangan tutqichli shisha to'p edi. To'p qo'lda o'ralgan va barmoqlarning yostiqlariga ishqalanganda elektr uchquni paydo bo'lgan. Zaryadlangan to'p elektr tajribalarida ishlatilgan. 18-asrning o'rtalarida frantsuz fizigi Charlz Fransua de Sisternay du Fay statik elektrning ikki turi mavjud degan xulosaga keladi. U elektr energiyasi ikkita "suyuqlik" dan iborat degan fikrni bildiradi: ijobiy va salbiy. Ushbu nazariyadan farqli o'laroq, B. Franklin statik elektr bitta "suyuqlik" dan iborat deb hisoblaydi va zaryad bunday suyuqlikning ko'pligi yoki etishmasligi bilan izohlanadi. 1781 yilda Sharl-Avgustin de Kulon zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'sirini tavsiflovchi Kulon qonunini yaratdi. L. Galvanining tajribasi 1771 yilda italiyalik anatomik va fiziolog Luidji Galvani tomonidan ajratilgan qurbaqa mushaklari bilan o'tkazilgan tajribalarda elektrokimyo rivojlanishiga katta turtki berildi. Galvani mushaklarga dirijyor bilan bog'langan ikki xil metall qo'llanganda, qurbaqa mushaklari qisqarishini aniqladi. 1791 yilda. uning ishi "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" (Muskullar harakatidagi elektr kuchlari to'g'risidagi risola) nomi bilan nashr etilgan bo'lib, unda Galvani ikkita metall ustiga yotqizilganida mushaklar va asablarda faollashadigan "Hayvonlarning elektr energiyasi" borligi haqida gapiradi. ... Ushbu ish shov-shuvga aylandi. U bu yangi kuch elektr ilonidan chaqmoq natijasida hosil bo'lgan "tabiiy" shaklga va ishqalanish natijasida hosil bo'lgan "tabiiy bo'lmagan" sun'iy shaklga (statik elektr) qo'shimcha ravishda elektrning bir shakli deb ishongan. Galvanining asarlarida kimyoviy reaktsiyalar va elektr toki o'rtasidagi bog'liqlik gipotezasi birinchi marta paydo bo'lgan deb ishoniladi. 1791 yil elektrokimyoning "tug'ilgan kuni" hisoblanadi. Ko'pgina olimlar Galvanining nazariyasini qabul qildilar, ammo A. Volta (Alessandro Volta) unga qarshi edi. Volta muskullar faqat elektr tokining o'tkazgichlari, ammo uning manbai emas deb hisoblaydi. Keyin Galvani eksperimentni namoyish etadi, unda bitta metall qo'llanganda mushaklar qisqaradi, shuningdek metallsiz - femoral asab mushak bilan bog'langanda. A. Volta 8 yildan beri elektr energiyasini ishlab chiqaruvchi ilon va nurlarning organlarini o'rganadi. Uning izlanishlari natijasida 1799 yilda birinchi kimyoviy oqim manbai - "Voltova kolonnasi" ishlab chiqarildi. Bu juda muhim (generatorlar paydo bo'lishidan ancha oldin) elektr tokining manbai bo'lib, u ko'plab kashfiyotlarning paydo bo'lishiga yordam berdi, xususan, 1808-1809 yillarda birinchi kvitansiya. Ingliz olimi Xamfri Devi natriy, kaliy, bor, stronsiyum, kaltsiy va magniy kabi metallarning sof shaklida.

XVIII asr oxirida. Nemis fizigi Wilhelm Ritter (Johann Wilhelm Ritter) "Galvanizm" maqolasini yozadi va oddiy batareyani yaratadi. V. Nikolson (inglizcha) bilan ular suvni vodorod va kislorodga elektroliz bilan parchalaydi. Ko'p o'tmay, V. Ritter elektrokaplama jarayonini rivojlantiradi. Uning ta'kidlashicha, yotqizilgan metall miqdori va hosil bo'lgan kislorod miqdori elektrodlar orasidagi masofaga bog'liq. 1801 yilga kelib Ritter termoelektrik tokni kuzatadi va tadqiqotlarini Tomas Iogann Zebekga topshiradi. 1820 yilda G. H. Oersted davrning kashfiyoti bo'lgan elektr tokining magnit ta'sirini kashf etdi. André-Mari Amper Ersted tajribasini takrorlaydi va uni matematik tarzda tavsiflaydi. 1821 yilda nemis-estoniyalik fizik T. Zebek ikkita o'xshash bo'lmagan metallarning tutashgan joyida, shu nuqtada harorat farqi mavjud bo'lganda, termoelektrik potentsial ko'rinishini namoyish etadi. 1827 yilda nemis olimi G. Oh (Ohm, Georg Simon) mashhur Die galvanische Kette, matematik ayiq kitobida (galvanik sxema, matematik muomala) o'z qonunini taqdim etdi va uning elektr nazariyasini to'liq tavsiflab berdi. 1832 yilda taniqli ingliz fizigi Maykl Faradey elektroliz qonunlarini kashf etdi va elektrod, elektrolit, anod, katod, anion va kation kabi tushunchalarni kiritdi. 1836 yilda D. Daniel asosiy oqim manbasini yaratdi. Doniyor qutblanish muammosi bilan shug'ullanadi. 1839 yilda ingliz fizigi Uilyam Robert Grou (Grove) birinchi yonilg'i xujayrasini yaratdi. 1866 yilda frantsuz Georges Leklanche yangi element - sink-uglerodli galvanik elementni patentladi. 1884 yilda Svante Avgust Arrhenius o'zining "Recherches sur la o'tkazibilité galvanique des électrolytesc" (Elektrolitlarning galvanik o'tkazuvchanligini o'rganish) tezisini nashr etdi. Uning so'zlariga ko'ra, elektrolitlar musbat va manfiy ionlarga eritilganda parchalanadi. 1886 yilda Pol Erot va Charlz M. Xoll bir vaqtning o'zida va mustaqil ravishda Faradey qonunlari asosida elektroliz yordamida alyuminiy ishlab chiqarishning sanoat jarayonini ishlab chiqdilar. 1894 yilda F. Ostvald (Fridrix Ostvald) organik kislotalarning elektr o'tkazuvchanligi va elektrodissotsiatsiyasi bo'yicha muhim tadqiqotlarni yakunladi. 1888 yilda V.Nernst elektrolitlar eritmasi bilan ajratilgan ikkita elektroddan tashkil topgan birlamchi hujayraning elektromotor kuchi nazariyasini ishlab chiqadi. U Nernst tenglamasi - elektromotor kuch va ion kontsentratsiyasi o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik tenglamasini keltirib chiqaradi.

XX asr Elektrokimyoning jadal rivojlanishi. 1902 yil - Elektrokimyoviy jamiyat (ECS) tashkil topdi. 1949 yil Xalqaro elektrokimyo jamiyati (ISE) poydevori. 1959 yilda chex olimi Jaroslav Heyrovskiy yangi turdagi elektrokimyoviy tahlil - polarografiyani ixtiro qilgani va ishlab chiqargani uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Elektrokimyo, fizik kimyoning bir bo'limi bo'lib, uning mavzusi ko'chma ionlarni o'z ichiga olgan qattiq va suyuqliklarning hajm va sirt xususiyatlari, shuningdek, jismlarning interfeysida va hajmida ionlar ishtirok etadigan jarayonlarning mexanizmlari. Elektrokimyoviy jarayonlarning amaliy ahamiyati, ularning tirik organizmdagi o'rni va tajriba texnologiyasining o'ziga xosligi elektrokimyoviy jarayonlarni fanning mustaqil tarmog'i sifatida ajratishga olib keldi. Asosiy tushunchalarning paydo bo'lishi. 1800 yilda A. Volta uzoq muddatli doimiy oqimning birinchi manbasini (voltli qutb) qurdi. Volta elektromotor kuchining (emf) paydo bo'lishini o'xshash bo'lmagan metallarning aloqasi bilan bog'lab qo'ydi (aloqa nazariyasi deb ataladi). Volta kolonkasidan foydalangan holda ingliz olimlari V.Nikolson va A.Karlil suvning (1800) vodorod va kislorodga parchalanishini elektroliz orqali amalga oshirdilar. 1807 yilda G.Devi namlangan gidroksidi kaliyni elektroliz qilish orqali metall kaliyni oldi; bu yangi moddani olish uchun elektrokimyoviy usulning birinchi qo'llanilishi edi. V.V.Petrov (1803 yilda ularning oksidlaridan metallarni elektroeduktsiya qilish) Rossiyada ish boshladi. 1833-1834 yillarda M. Faraday E.ning eng muhim miqdori va qonunlarini o'rnatdi - Faraday qonunlari. Shuningdek, u ekologiyaga elektroliz, elektrolit, elektrod, katod va anod, kation, anion va ionlar atamalarini kiritdi, ammo u hali ionlarni erkin mavjud bo'lgan zarralar deb tasavvur qilmadi. Faradey galvanik element tomonidan elektr energiyasini ishlab chiqarish har doim kimyoviy jarayon bilan birga bo'lishini ko'rsatdi. Xuddi shu davrga (1838) ingliz olimi J.Deniel tomonidan birinchi galvanik xujayraning kashf etilishi va B.S.Jakobining elektrokaplamani kashf etishi, birinchi bo'lib qo'llaniladigan elektrokaplama usuli (qarang Elektrokaplama). Oqimning o'tishini o'rganish. R. Klauziy (1857) o'tkazuvchan eritmalarda erkin zaryadlangan zarralar bo'lishi kerakligini ta'kidladi; ularning harakati elektr tokini hosil qiladi. I. Gittorf tomonidan o'tkazilgan raqamlarni aniqlash usulini ishlab chiqish (Transfer raqamiga qarang) va F.Kolrausch (1874) tomonidan o'tkazilgan elektr o'tkazuvchanligini aniq o'lchovlari S. Arrheniusning elektrolitik dissotsilanish nazariyasini yaratish imkoniyatini tayyorlab (1887). Kuchsiz elektrolitlarning ajralish qonuniyatlarini V. Ostvald (1888) o'rnatgan. Erkin ionlarning mavjudligi ehtimoli solvatlanish energiyasi (suvli eritmalar uchun - gidratatsiya) tushunchasi kiritilgandan so'ng aniq bo'ldi. Bunday kimyoviy o'zaro ta'sirni hisobga olish zarurligini birinchi bo'lib I.A.Kablukov ta'kidlagan. P.Deby va nemis olimi E. Gyckel (1923) yuqori dielektrik konstantaga ega bo'lgan erituvchilardagi kuchli elektrolitlarning suyultirilgan eritmalarining xususiyatlarini zaryadlangan zarrachalar orasidagi elektrostatik o'zaro ta'sirni hisobga olgan holda, ularning to'liq dissotsiatsiyasini qabul qilgan holda miqdoriy talqin qilish mumkinligini aniqladilar. Keyinchalik yuqori konsentratsiyalarda qo'llaniladigan nazariya ishlab chiqildi va suvsiz eritmalar va eritilgan elektrolitlar o'rganildi. So'nggi o'n yilliklarda yuqori ionli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan qattiq elektrolitlarga alohida e'tibor berilmoqda. Ionlarning o'zaro va erituvchi bilan o'zaro ta'sirini o'rganishda yangi fizik usullar qo'llaniladi (qarang Kimyoviy fizika). Termodinamika qonunlarini E.ga tatbiq etish. Elektromotor kuchlar haqidagi ta'limot. Molekulyar statistik tushunchalarga bog'liq bo'lmagan har qanday elektrolitlar tizimlarini miqdoriy ko'rib chiqish termodinamikaga asoslanadi. Termodinamikaning 1-qonuniga asoslanib, V. Tomson (1851) galvanik element E ning emfi unda sodir bo'layotgan reaktsiyaning issiqlik effekti bilan aniqlanadi degan xulosaga keldi. Emfning termodinamik talqini J.V.Gibbs (1875) va G.L.F.Gelmgols (1882) tomonidan berilgan. Termodinamikaning ikkinchi qonunidan kelib chiqadiki, emf umumiy energiya emas, balki kimyoviy reaksiya paytida erkin energiyaning o'zgarishi bilan aniqlanadi: E = - DG / nF, (1) bu erda DG - mahsulotlarning Gibbs energiyalari va boshlang'ich moddalar orasidagi farq, n - reaksiyada qatnashadigan elektronlar soni, F - Faradey soni. Galvanik element elektr energiyasini faqat reaksiyaga kirishuvchi moddalarning erkin energiyasini sarflash hisobiga ta'minlashi mumkin. Tenglama (1) elementdagi barcha jarayonlarning qaytaruvchanligini, ya'ni muvozanat shartlarining bajarilishini nazarda tutadi va shu reaksiya orqali olinadigan elektr energiyasining maksimal miqdorini belgilaydi. E, reaktsiyaning issiqlik effekti DH va mutlaq T harorat o'rtasidagi bog'liqlik Gibbs - Gelmgols tenglamasi bilan ifodalanadi: ... (2) V.Nernst (1889) E.ning termodinamik munosabatlarini qulay shaklga keltirdi. Emf E har ikkala elektrodning elektrod potentsiallari qiymatlarining farqi sifatida ifodalanishi mumkin, ularning har biri elektronning emfini ma'lum bir elektroddan va ba'zi bir mos yozuvlar elektrodidan, masalan, standart vodorod elektrodidan ifodalaydi. Muvozanatli metallning muvozanat holatida ushbu metalning ionlarini o'z ichiga olgan suyultirilgan eritma bilan konsentratsiyasi c uchun, (Nernst formulasi) (3) bu erda R - gaz konstantasi, E0 - berilgan elektrodning standart elektrod potentsiali. Umumiy holda, s qiymati faoliyat bilan almashtirilishi kerak l ion. Umumiy muvozanat holati tizimning barcha qismlarida har qanday zarrachaning elektrokimyoviy potentsialining barqarorligi talablari bilan belgilanadi. Elektrokimyoviy kinetika. Zamonaviy ekologiyaning diqqat markazida elektrokimyoviy kinetika, ya'ni elektrokimyoviy reaktsiyalar mexanizmi va qonunlarini o'rganish hisoblanadi. Haqiqiy sharoitda, masalan, elektroliz paytida metallarning korroziyasi, tokning kimyoviy manbalarida, tirik organizmlarda elektrokimyoviy muvozanat, qoida tariqasida, amalga oshirilmaydi va elektrokimyoviy jarayonlarni tushunish kinetik qonunlarni bilishni talab qiladi. Metall (yoki yarimo'tkazgich) va elektrolitlar orasidagi interfeysdagi jarayonlarning ajralmas ishtirokchisi eng sodda turg'un kimyoviy zarracha hisoblangan elektron bo'lganligi sababli, elektrokimyoviy elementar aktning mohiyatini o'rganish kimyoviy kinetikasi uchun juda muhimdir. Elementar aktning zamonaviy nazariyasi kvant mexanikasi tushunchalariga asoslangan. Uning rivojlanishining zaruriy sharti nemis olimi M.Volmer va T.Erdei-Gruz tomonidan ilgari surilgan kontseptsiya bo'lib, unga ko'ra zaryadlarni uzatish elektrokimyoviy jarayonning butun o'lchov tezligini aniqlay oladi (kechiktirilgan razryad nazariyasi, 1930). A. N. Frumkin metall / elektrolitlar interfeysida elektrokimyoviy reaktsiya tezligi va elektr ikki qavatli qatlam tuzilishi o'rtasidagi miqdoriy munosabatni o'rnatdi (1933). Kvant mexanikasining ekologiyaga birinchi qo'llanilishi R. Gurnining yutug'i edi (Buyuk Britaniya, 1931). 1935 yilda M. Polyani (Vengriya) va Yu. Xoriuchi (Yaponiya) G. Eyring (AQSh) tomonidan ishlab chiqilgan o'tish davri yoki faollashtirilgan kompleks nazariyasining asoslarini yaratdilar. Zamonaviy kvant nazariyasiga ko'ra, har qanday zaryad uzatish faza chegarasida ham, eritmaning asosiy qismida ham qutb erituvchisi tuzilishining o'zgarishi, uning dipollarini qayta yo'naltirish bilan bog'liq. Klassik va kvant tizimlarining erkinlik darajalarining o'zgarishi tabiati sezilarli darajada farq qiladi. Elektronlar va protonlar singari erituvchiga qattiq bog'langan zarralar tabiatan kvant harakati hisoblanadi. Ular uchun pastki to'siqli tunnel birikmalari ehtimol. Kvant nazariyasi tok zichligi i orqali ifodalangan qaytarilmas jarayonning tezligini elektrokimyoviy haddan tashqari kuchlanish h yoki elektrod potentsiali (nemis olimi J. Tafelning tenglamasi, 1905) bilan bog'laydigan empirik ravishda o'rnatilgan qonuniyatni oqilona tushuntirishga imkon berdi, h = a + b lg i va b - konstantalar, lg - kasrli logaritma va uni qo'llash chegaralarini ko'rsatdi. O'tish holatining energiya xususiyatlari va shuning uchun jarayonning tezligi metallning tabiatiga, shuningdek, begona adsorbsiyalangan zarrachalar mavjudligiga bog'liq. Jarayonning sezilarli darajada tezlashishiga olib kelishi mumkin bo'lgan ushbu ta'sirlar birgalikda elektrokataliz deyiladi. Yangi fazaning paydo bo'lishi bilan birga bo'lgan elektrokimyoviy jarayonlarda, masalan, metallarning elektrodepozitsiyasi paytida, shuningdek, yadrolanish ehtimoli va kristall o'sishi shartlarini hisobga olish kerak. Elektrokimyoviy kinetika, shuningdek, fazalar interfeysining tuzilishini, xususan, zaryadlarning fazoviy ajratilishi tufayli elektr maydoni paydo bo'lgan metall / elektrolitlar interfeysini hisobga oladi. elektr ikki qavatli qatlam (ds.s.). Birinchi tadqiqot usuli D.E. dan. G. Lipman tomonidan taklif qilingan (qarang. Elektrokapillyar hodisalar). Kelajakda e. dan. J. Guy (Frantsiya, 1910), O. Stern (Germaniya, 1924), Frumkrsh va amerikalik olim D. Grem tomonidan ishlab chiqilgan. Frumkin (1927) tomonidan nol zaryad potentsiali kontseptsiyasining kiritilishi emfning aloqa va kimyoviy nazariyasi o'rtasidagi ziddiyatni bartaraf etishga imkon berdi. Elektrokimyoviy jarayonlar bir qator bosqichlardan iborat (qarang. Elektrod jarayonlari). Oqimning uzoq muddatli o'tishi eritma hajmidan elektrod yuzasiga reaktiv etkazib berishni va diffuziya orqali erishiladigan reaksiya mahsulotlarini olib tashlashni talab qiladi; shuningdek, elektr maydon ta'sirida zaryadlangan zarrachalarning migratsiyasini hisobga olish kerak. Moddani etkazib berish suyuqlikni aralashtirish, ya'ni konvektiv diffuziya bilan tezlashadi. Oqim konsentratsiyani polarizatsiyasini keltirib chiqaradi (qarang Elektrokimyoviy polarizatsiya). Jami jarayonga zaryad o'tkazish va diffuziya bosqichlaridan tashqari, faqat kimyoviy va boshqa bosqichlarni kiritish mumkin, masalan, yadrolarning paydo bo'lishi va zaryadsizlangan atomlarni kristal panjaraga kiritish, gaz pufakchalari chiqishi va boshqalar elektrod yuzasida oraliq mahsulotlarning muvozanat konsentratsiyasidan ortiqcha to'planishi, shuningdek diffuziya jarayonlari va tushirish bosqichlari, elektrodlarning qutblanishiga va haddan tashqari kuchlanishiga olib keladi. Agar amalda ishlatilgan tok zichligida haddan tashqari kuchlanish ahamiyatsiz bo'lsa, unda bu jarayonning qaytaruvchanligini, umuman olganda darajasi qanchalik baland bo'lsa, muvozanat potentsialidagi dastlabki moddalar va yakuniy reaksiya mahsulotlari o'rtasidagi almashinuv tokini shuncha ko'pligini ko'rsatadi. Ko'p bosqichli jarayonning qaytaruvchanligi uning barcha bosqichlarini qaytarilishini nazarda tutadi. Ko'pincha jarayonning qaytarilmasligi butun bosqichda jarayonning tezligini belgilaydigan bosqichlardan birining sustligi bilan belgilanadi. Buni bilish uchun elektrokimyoviy jarayonlarning mexanizmi, elektr o'lchovlarining turli shakllari qo'llaniladi: potentsialning to'g'ridan-to'g'ri oqim zichligiga bog'liqligini aniqlash, umumiy elektr qarshiligini o'lchash, ikkinchi o'zgaruvchining vaqtini boshqacha dasturlashtirilgan o'zgarishi bilan potentsial yoki oqimning vaqtga bog'liqligini aniqlash, shuningdek chiziqli bo'lmagan usullar. Shu bilan birga, elektrod sirtining holati (optik usullar yordamida), chegara tarangligi va boshqalar tekshiriladi. Elektrokimyoviy kinetika zamonaviy korroziya nazariyasi asosida yotadi; elektrolit eritmalarida korroziya ikki yoki undan ortiq elektrokimyoviy jarayonlarning bir vaqtning o'zida sodir bo'lishining natijasidir. Elektrokimyoviy kinetikani rivojlantirish uchun elektrod jarayonlari mexanizmini, xususan Ya.Geyrovskiy tomonidan taklif qilingan polarografik usulni o'rganish uchun aniq va qulay eksperimental usullarni yaratish katta ahamiyatga ega edi (qarang Polarografiya). E.ning elektrokimyoviy usullari amaliy ahamiyati turli sohalarda keng qo'llaniladi. Kimyo sanoatida bu elektroliz - xlor va ishqorlar, ko'p miqdordagi oksidlovchilar, ftor va ftor organik birikmalar ishlab chiqarishning eng muhim usuli. Turli xil kimyoviy birikmalarning elektrosintezi tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Alyuminiy, magniy, natriy, lityum, berilyum, tantal, titan, rux va misni qayta ishlash elektrokimyoviy usullarga asoslangan (qarang Elektrometallurgiya). Vodorod nisbatan cheklangan miqyosda suvni elektroliz qilish yo'li bilan ishlab chiqariladi, ammo qazilma yoqilg'ilar ishlatilganda va elektr energiyasi ishlab chiqarish ko'payganda, vodorod olishning ushbu usulining ahamiyati oshadi. Texnologiyaning turli sohalarida himoya va dekorativ galvanik qoplamalar, shuningdek belgilangan optik, mexanik va magnit xususiyatlarga ega galvanik qoplamalar qo'llaniladi. Metallarning anodik eritmasi qattiq va o'ta qattiq metallar va qotishmalarning mexanik ishlov berish o'rnini muvaffaqiyatli egallaydi. Texnologiyalarda elektrokimyoviy ma'lumot konvertorlari tobora ko'proq foydalanilmoqda (qarang Xemotronika). Elektromobillar muammosini erta hal etish katta ahamiyatga ega. Texnologiyalar, kosmik tadqiqotlar va maishiy dasturlar uchun avtonom quvvat manbalariga tez sur'atlar bilan o'sib borishi o'ziga xos quvvat, energiya intensivligi va xavfsizligi oshgan yangi elektrokimyoviy tizimlarni qidirishni rag'batlantiradi. Tahlilning turli elektrokimyoviy usullari, elektrofizik va elektrokimyoviy ishlov berish usullari tobora keng tarqalmoqda. Eng muhim biologik jarayonlarni, masalan, oziq-ovqat energiyasini assimilyatsiya qilish va ishlatishni, asab impulsining tarqalishini, vizual tasvirni idrok etishni, asosan biologik membranalarning ishlashi bilan bog'liq bo'lgan elektrokimyoviy bog'lanishlarni hisobga olmasdan iloji yo'q (qarang Bioelektrik potentsial. Membrana qo'zg'alish nazariyasi, Elektrofiziologiya). Ushbu muammolarning echimi nazariy E. uchun yangi muammolarni keltirib chiqaradi va kelajakda tibbiy amaliyotga sezilarli ta'sir ko'rsatishi kerak.