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전기화학 (Electrochemistry)은 물질간의 전자의 이동과 그것들에 의한 여러 현상을 취급하는 화학의 한 분야이다. 물리화학, 분석화학, 화학공학 등과의 연관이 깊다.
전기화학에서 취급되는 주요 내용은 다음과 같다.
- 전기화학 반응 - 물질간의 전자 이동에 의한 산화·환원 반응과, 그것들에 의한 여러 가지 현상. 주로 전극 - 용액계의 반응. 예로서는 물의 전기 분해 등이 있다.
- 에너지 변환 - 화학 에너지와 전기에너지, 빛에너지 등의 상호변환. 전지와 유기 EL 등.
- 전기화학 측정 - 전도성과 전기용량 등의 거시적인 성질로부터 산화·환원 전위와 전자 이동 속도 등의 미시적인 성질까지 여러가지 물질의 측정. 유도성 고분자 등.
- 전기화학 분석 - 전기화학적인 반응과 특성을 이용하여 분석하는 방법. 전기영동과 pH센서 등.
- 전기화학공업 - 전극반응을 이용한 공업. 알루미늄과 구리의 제련 등.
역사
전기화학의 역사는 1781년 루이지 갈바니가 동물전기를 발견된 것에서 시작된다. 전기자체는 그 전부터 존재가 확인되어 왔으나 전기가 화학에 관련되어 있다는 가능성을 보여준 것은 그의 이 발견이었다. 그러나 갈바니는 전기가 개구리의 근육에 축적되어 있어 그것이 금속에 접촉되어 전기가 흐른다고 생각하였다. 화학과 전기의 관련성을 발견한 것은 같은 이탈리아인인 알렉산드로 볼타였다. 1799년 볼타는 볼타전지를 발명하고 전기가 이온화 경향이 다른 두 개의 전극 (반드시 금속일 필요는 없다) 와 전해질으로 만들어진 전지에 의해 만들어지는 것을 증명하였다. 또한 1801년 윌리엄 니콜슨과 앤서니 캘러일이 물이 전기에 의해 분해(전기분해)되는 것을 발견하였다.
전기화학반응이 전극의 산화와 환원 경향과 전해질에 관련되어 있다는 것은 그 뒤의 연구로 명확해지고 많은 수의 전지가 개발되었다. 그러면서 마이클 패러데이가 패러데이의 전기분해 법칙을 발견한다. 이 발견으로 물질량은 전기량과 밀접한 관계를 가지고 있는 것이 밝혀지고 화학반응의 이해에 큰 기여를 하게 되었다.
19세기 말에는 열역학의 발전이 전기화학에 큰 영향을 끼쳤다. 네른스트 식이 발표된 것이다. 이에 따라 전기화학반응은 일반 화학반응과 함께 취급할 수 있게 되었다. 전위가 깁스 자유 에너지를 전기량으로 나눈 것이라는 것을 보인 이 식은 전위차가 전기화학반응을 추진시키는 원동력이고 전위차가 없다면 전기화학반응은 일어나지 않는다는 사실의 이론적인 기초가 되었다.
