Die Elektrochemie ist eines der ältesten und - nicht zuletzt wegen ihrer Anwendungen in der Energietechnik - aktuellsten Gebiete der Physikalischen Chemie. Als wahrhaft interdisziplinäre Wissenschaft hat sie viele Aspekte mit den Oberflächenwissenschaften und der physikalischen Chemie von Festkörpern und Flüssigkeiten gemein. Dieser Band bietet eine Einführung in die Strukturen und Prozesse an Metall- und Halbleiterelektroden, wobei die Ergebnisse neuerer Strukturuntersuchungen genau so berücksichtigt werden wie die älteren thermodynamischen und kinetischen Aspekte. Abgerundet wird diese moderne Darstellung durch Kapitel über die Phasengrenze zwischen zwei Flüssigkeiten und die Grundlagen elektrochemischer Meßmethoden. TOC:Einleitung - Elektrolytlösungen - Das Elektrodenpotential - Die Phasengrenze Metall-Elektrolyt - Adsorption an Metallelektroden - Phänomenologische Behandlung der Elektronentransferreaktion - Theoretische Behandlung der Elektronentransferreaktionen - Die Phasengrenze Halbleiter/ Elektrolyt - Experimente zu Elektronentransferreaktionen - Protonen- und Ionentransferreaktionen - Metallabscheidung und -auflösung - Komplexe Reaktionen - Flüssig-flüssig Phasengrenzen - Thermodynamik flüssiger Elektroden - Stofftransport - Experimentelle Methoden - Instationäre Verfahren - Experimentelle Methoden - Konvektionsmethoden

1 Einleitung

1.1 Die Phasengrenze Metall/Lösung
1.2 Potentiale in der Elektrochemie
1.3 Elektrochemisches Potential
2 Elektrolytlösungen
2.1 Struktur des Wassers
2.2 Solvatisierung von Ionen
2.3 Wechselwirkung zwischen den Ionen
3 Das Elektrodenpotential
3.1 Absolutes Elektrodenpotential
3.2 Meßanordnung mit drei Elektroden
4 Die Phasengrenze Metall-Elektrolyt
4.1 Ideal polarisierbare Elektroden
4.2 Die Gouy-Chapman-Theorie
4.3 Die Helmholtz-Kapazität
4.4 Das Potential des Ladungsnullpunkts
4.5 Oberflächenspannung und Ladungsnullpunkt
4.6 Ableitung der Gouy-Chapman-Kapazität
5 Adsorption an Metallelektroden
5.1 Adsorptionsphänomene
5.2 Adsorptionsisotherme
5.3 Das Dipolmoment adsorbierter Ionen
5.4 Die Struktur von Einkristalloberflächen
5.5 Adsorption von Iodid auf Pt(lll)
5.6 Unterpotent ialabscheidung
5.7 Adsorption von organischen Molekülen
5.8 Elektrosorptions Wertigkeit
6 Phänomenologische Behandlung der Elektrontransferreaktionen
6.1 Reaktionen in der äußeren Sphäre
6.2 Die Butler-Volmer-Gleichung
6.3 Korrekturen für die Doppelschicht
6.4 Reaktionen in der inneren Sphäre
7 Theoretische Behandlung der Elektronentransferreaktionen
7.1 Qualitative Aspekte
7.2 Ein einfaches Modell
7.3 Elektronische Struktur der Elektrode
7.4 Gerischers Darstellung
7.5 Die Reorganisierungsenergie
8 Die Phasengrenze Halbleiter/Elektrolyt
8.1 Elektronische Struktur der Halbleiter
8.2 Potentialverlauf und Bandverbiegung
8.3 Elektronentransferreaktionen
8.3.1 Vorbetrachtungen
8.3.2 Theorie des Elektronentransfers
8.4 Photoinduzierter Elektronentransfer
8.4.1 Anregung der Elektrode
8.4.2 Anregung eines Redoxpaars
8.5 Zersetzung eines Halbleiters
9 Experimente zu Elektrontransferreaktionen
9.1 Die Gültigkeit der Butler-Volmer-Gleichung
9.2 Abweichungen von der Butler-Volmer-Gleichung
9.3 Adiabatische Elektronentransferreaktionen
9.4 Elektrochemische Eigenschaften von SnO2
9.5 Photoströme an einer WO3-Elektrode
10 Protonen- und Ionentransferreaktionen
10.1 Abhängigkeit vom Elektrodenpotential
10.2 Geschwindigkeitsbestimmender Schritt
10.3 Die WasserstofFentwicklung
10.4 Die Sauerstoffreduktion
10.5 Die Chlorentwicklung
10.6 Reaktionsgeschwindigkeit und Adsorptionsenergie
10.7 Ionen- und Elektronentransferreaktionen - ein Vergleich
11 Metallabscheidung und -auflösung
11.1 Morphologische Aspekte
11.2 Oberflächendiffusion
11.3 Keimbildung
11.4 Wachstum eines zweidimensionalen Films
11.5 Abscheidung auf gleichmäßig glatten Flächen
11.6 Metallauflösung und Passivierung
12 Komplexe Reaktionen
12.1 Aufeinanderfolgende elektrochemische Reaktionen
12.2 Elektrochemische Reaktionsordnung
12.3 Abscheidung von Silber in Gegenwart von Cyaniden
12.4 Mischpotentiale und Korrosion
13 Flüssig-flüssig Phasengrenzen
13.1 Die Phasengrenze zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten
13.2 Verteilung der Ionen
13.3 Überführungsenergie eines einzelnen Ions
13.4 Eigenschaften der Doppelschicht
13.5 Elektronentransferreaktionen
13.6 Ionentransferreaktionen
13.7 Ein Modell für die flüssig-flüssig Phasengrenze
14 Thermodynamik flüssiger Elektroden
15 Stofftransport
15.1 Diffusion und Migration
15.2 Diffusiongesetze
15.3 Stofftransport zu einer Elektrode bei konstantem Strom
15.4 Stofftransport bei konstantem Elektrodenpotential
15.5 Sphärische Diffusion
16 Experimentelle Methoden - instationäre Verfahren
16.1 Überblick
16.2 Grundlagen der instationären Methoden
16.3 Potentiostatischer Puls
16.4 Galvanostatischer Puls
16.5 Zyklische Voltammetrie
16.6 Impedanzspektroskopie
16.7 Mikroelektroden
16.8 Polarographie
17 Experimentelle Methoden - Konvektionsmethoden
17.1 Die rotierende Scheibenelektrode
17.2 Turbulente Rohrströmung
Abkürzungen
Atomare Einheiten
Sachwortverzeichnis.