ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Электрохимия играет важную роль в современном промышленном производстве. В качестве примеров можно назвать первичные и вторичные источники тока и топливные элементы, производство хлора, каустической соды, алюминия и других химических продуктов, электроосаждение, электрохимическую обработку и электрорафинирование, а также коррозию. Кроме того, с растворами электролитов приходится сталкиваться при опреснении воды и в биологических исследованиях. Возрастанию роли электрохимии способствовало понижение относительной стоимости электрической энергии. Электрохимическое производство составляет около 1,6% от всего промышленного производства США и около одной трети всего химического производства.
Цель настоящей книги — дать достаточное для практической работы описание электрохимических систем. Поэтому излагаемые представления имеют скорее макроскопический характер, чем микроскопический или молекулярный. При этом мы вовсе не стремились к тому, чтобы различные электрохимические системы были описаны с энциклопедической полнотой. Вместо этого мы старались сосредоточиться на принципиальных особенностях, поскольку именно они составляют тот фундамент, на котором основывается проектирование новых систем или освоение новых процессов.
В основе излагаемого материала лежат термодинамика, кинетика электродных процессов и теория процессов переноса. Этим вопросам посвящены первые три части книги. Ввиду тесной взаимосвязи этих научных дисциплин выбор наилучшей последовательности изложения становится проблематичным. Мы остановились на поочередном изложении каждого предмета, не взирая на необходимость привлечения материала, который рассматривается подробно лишь в дальнейшем. Например, потенциалы электрохимических ячеек в условиях разомкнутой цепи логически и исторически относятся к равновесной термодинамике,
однако для их полного описания необходимо обратиться к необратимым диффузионным процессам.
Привлекательность электрохимических систем в значительной мере обусловлена тем, что в них могут протекать разнообразные и сложные процессы, для изучения которых используются методы, заимствованные из различных областей науки. Сложность этих систем приводит к тому, что довольно часто происходит переоткрытие старых идей. Той же причиной объясняется живучесть ошибочных представлений или предпринимаемые иногда исследования, цель которых — получить ответ на едва ли осмысленные вопросы. Поэтому мы попытались выбрать наиболее простой путь. Хотя наш выбор и представляется несколько прямолинейным, он дает возможность наиболее эффективно усвоить материал.
В последней части книги материал первых трех частей применяется к описанию свойств электрохимических систем. Некоторые факторы, важность которых будет видна из дальнейшего, качественно рассматриваются в вводной главе. Соответствующие представления излагаются на примере вращающихся цилиндров — системы, отличающейся от других сравнительной простотой распределения тока.
Книга рассчитана на аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области электрохимии и электрохимической технологии, а также на специалистов, занимающихся разработкой новых электрохимических систем. Предполагается, что читатель владеет дифференциальным и интегральным исчислением, а также знаком с методами классической физической химии.
План второй главы составлен Смерлом, работающим в настоящее время в «Сандиа лабораториз», а Ваши Вонг, работающий ныне в «Дженерал моторе сайенс сентер», набросал план пятой главы. Автор признателен и благодарен за поддержку и помощь, оказанную ему Комиссией по атомной энергии США через Отдел исследования неорганических материалов лаборатории Лоуренса в Беркли.
Дж. Ньюмен
