本书全面介绍了电化学的基本原理, 详细阐述了电化学的基础理论。本书以能量转移及电子动力学为出发点, 阐明了电化学反应过程的化学变化方向和平衡, 详细介绍了电能和电位对光电化学中反应的影响机理, 解析了电子移动速度的活化能量, 也介绍了目前主要的电化学研究方法及表征手段, 能够为读者建立正确的电化学知识体系奠定基础。
原著问世后，受到了广大读者的欢迎，达十多次重印，很多高校都选用本书作为“电化学原理”和“电化学基础”课程的教材。目前，国内关于电化学的系统性教材还比较少，本书可作为从事电化学和电分析化学领域研究和应用人员的必备基础书。本书内容丰富，数据和理论新颖，结构严谨。书中包括大量的习题和实例，并附有较新的参考文献，非常便于学习。
《电子移动的化学—电化学入门》译自系列丛书《化学家的基础课程》（日语）。本系列丛书由15卷组成，内容涉及化学研究中的交叉性基础知识。本书主要面向即将开始研究工作的本科生，及相关学科的研究生、工业界的研究人员和工程师以及大学和中学的化学教师等。本系列丛书有一个特点，即书作者尽量避免使用枯涩难懂的学术术语，目的是不在各领域和学科之间制造语言障碍。这点可以从《电子移动的化学—电化学入门》原书中窥见一斑，也是我们翻译中重点关注的部分。但中译本是否实现了这个目标，就要看读者的反馈了。
中译本主译张延荣博士/教授于2005—2007年在东京大学渡边 正研究室进行为期2年的COE特别研究员工作，这本书中的大部分内容实际上是那时候翻译的，也得到了渡边老师亲自的答疑解惑。渡边老师曾为东京大学教授、日本化学会副会长，是一位博学的学者。他从30岁左右开始撰写、翻译有关物理、化学、生物学等方面的书籍。在他60岁从东京大学退休之际，出版了超过150部有关专著。渡边老师留给我印象*深的一件事是，因为从事环境领域的研究，他放弃了*喜欢的车辆驾驶，因为“一边开着车（制造空气污染）一边谈环境保护，样子太丑”。
这本书目前在日本已再版30多次，是*畅销的电化学参考书。除了电化学的基础知识，有关光化学的知识也是本书的一个特点。渡边老师喜欢以数字说事，其严谨的治学理念也反映在了本书的内容中，希望有助于读者对电化学知识的准确理解。
尽管历时很久，在此期间不断修正，但难免错误和不当之处，敬请读者谅解。
张延荣，女，现任华中科技大学教授、博士生导师，环境科学与工程学院副院长。1990年毕业于天津大学精密仪器工程系分析仪器专业，1996年获得兰州大学化学系分析专业在职硕士学位，2000年以国家公派身份前往日本留学，2004年获得日本宇都宫大学能源—环境化学专业的博士学位，2004年起担任日本宇都宫大学官产学连携研究员，2005年到2007年，被聘为东京大学生产技术研究所COE特别研究员，2007年归国至今任教于华中科技大学环境科学与工程学院。目前主要从事环境功能材料、电催化、水污染控制化学（高级氧化）、储能材料等的研究及应用工作。
序章 忘记曾经学过的电化学
第I部分 平衡论
第1章 能量和化学平衡
1.1 一切变化都伴随有能量的转换 /11
1.2 能量和单位 /12
1.2.1 SI单位 /12
1.2.2 能量和力 /13
1.3 物质所具有的能量 /14
1.3.1 内能和焓 /14
1.3.2 焓变(ΔH)与中学化学中的“反应热” /15
1.3.3-焓和摩尔吉布斯自由能 /16
1.3.4 标准摩尔生成吉布斯自由能 /17
1.4 化学势和平衡 /19
1.4.1 化学势 /19
1.4.2 平衡条件质量作用定律 /22
1.5 荷电物质的能量 /23
1.5.1 电能 /23
1.5.2 电压和电位 /23
1.5.3 能量单位--电子伏 /24
第2章 标准电极电位
2.1 所谓的标准电极 /27
2.1.1.电压的分配 /27
2.1.2 参比电极 /29
2.1.3 使用参比电极的电位测定和控制 /29
2.1.4、参比申极的条件 /29
2.1.5 参比电极的类型 /30
2.1.6 三电极体系 /33
2.2 发生在电极表面的电子转移 /34
2.2.1 金属中的电子状态 /34
2.2.2 可作为工作电极的金属 /35
2.2.3:电解液中的物质能量状态 /37
2.2.4 发生在电极界面的电子转移 /38
2.3 标准电极电位E /39
2.3.1 E”的定义 /39
2.3.2 平衡式和E的表达方式 /40
2.3.3 E"的称呼 /40
2.4 标准电极电位的数据 /41
2.4.1.氧化还原能力的极限 /41
2.4.2 金属的还原能力 /41
2.4.3 化学反应的自发方向 /46
2.4.4:电池的*大电动势 /47
2.4.5 电解所需的*小电压 /48
2.4.6 固体的溶度积 /49
2.5 如何确定标准电极电位 /50
2.5.1.精密测量 /50
2.5.2 通过热力学数据计算得到 /51
2.5.3 理论与现实之差 /54
第3章 能斯特方程
3.1 电化学势 /57
3.1.1 化学平衡的条件 /57
3.1.2 含有荷电物质的平衡 /57
3.2 能斯特方程 /58
3.2.1 能斯特方程 /58
3.2.2 活度(浓度)影响电位的具体例子 /59
3.3 能斯特方程的应用 /60
3.3.1 pH值的测定 /60
3.3.2 离子选择电极 /63
3.3.3 确定E /64
3.3.4 电池的电动势，电解所需的电压 /65
3.3.5 物质的电位-pH 值图 /66
第4章 光和电化学
4.1 光是具有能量的粒子 /68
4.1.1 电磁波、光、光子 /68
4.1.2 用数字了解光 /69
4.2 光的吸收 /70
4.2.1 1个分子(原子)吸收1个光子 /70
4.2.2 基态和激发态 /71
4.3 光激发和电子迁移 /72
4.3.1 激发状态 /72
4.3.2 光激发和氧化还原能力 /74
43.3 光电子迁移示例 /75
第5章 光合成--天然电化学过程
5.1 光合成概述 /80
5.1.1 生物史及光合成 /80
5.1.2 人类社会与光合成 /81
5.1.3 总碳循环及光合成 /82
5.1.4 地球总体光合作用的转换效率 /82
5.2 光合作用的场所和反应 /82
5.2.1 叶绿体和细胞壁 /82
5.2.2 光反应 /83
5.2.3 暗反应 /84
5.3 光合作用的太阳能转换效率 /84
5.3.1 光合作用初期的转换效率 /85
5.3.2 总反应的转换效率 /86
5.3.3 实际转换效率 /87
5.3.4 转换效率和有机物生产 /87
第Ⅱ部分 动力学
第6章 化学反应路径
6.1 不考虑反应速率 /92
6.1.1 不可思议的金刚石 /92
6.1.2 化学反应及登山 /93
6.1.3 平衡论和动力学 /93
6.2 能量 /94
6.2.1 反应图 /94
6.2.2 超越鞍点 /94
6.3 反应坐标及能量曲线 /97
6.3.1 反应路径的平面表示 /97
6.3.2 能量曲线形式 /97
6.3.3 活化状态及活化能 /97
6.4 平衡状态是平静的暴风雨 /98
6.4.1 平衡状态 /98
6.4.2 从能量图看平衡 /98
6.5 能量壁垒与反应速率 /99
第7章 电极反应的路径
7.1 发射到真空的电子 /101
7.1.1 热电子发射 /101
7.1.2 电场作用下的电子发射 /101
7.2 金属-溶质分子间的电子移动(平衡状态) /102
7.2.1 电子在溶液与真空中的不同 /102
7.2.2 溶液体系和电极体系的不同 /103
7.2.3 平衡体系和交换电流 /103
7.3 界面电子移动 /104
7.3.1 用能量曲线分析电极反应 /104
7.3.2 如果改变电极电位 /105
7.3.3 电极反应速率和电流 /106
7.3.4 决定电流大小的因素 /106
7.3.5 电流和电位的关系，Bulter-Volmer 公式 /106
7.3.6 塔菲尔曲线 /108
7.3.7 过电位 /109
7.4 电子移动和物质传输的关系 /110
7.4.1 电流的*大值 /110
7.4.2 物质传输和电流 /110
7.4.3 扩散 /110
第8章 活化能
8.1 电子转移的两种形式 /113
8.1.1 “简单”反应与“高级”反应 /113
8.1.2 弱相互作用的电子移动过程 /113
8.1.3 强相互作用的电子移动 /114
8.1.4 溶液中的电子移动 /115
8.2 分子中的电子能量 /116
8.2.1 运动的电子和静止的原子核 /116
8.2.2 变宽的电子能级 /117
8.3 活化能 /119
8.3.1 分子相互靠近 /119
8.3.2 能量一致 /120
83.3 形成活化状态 /120
8.3.4:分子的有效碰撞概率 /121
8.3.5 电子的隧道效应 /122
8.3.6 分子间电子移动的模型 /123
8.3.7 电子反应模型 /123
8.4 重组能 /124
8.4.1 假设只是电子运动 /124
8.4.2 重组能 /125
8.4.3 重组能的估算 /125
8.5 电子移动速率的估算 /127
8.5.1 活化能与重组能的关系 /127
8.5.2 活化能和 ΔG的关系 /128
8.5.3 与Butler-Volmer 公式的关联 /128
8.5.4:与实验结果的比较 /128
8.5.5 交换电流密度的预测 /130
8.6 电极的电子转移图 /131
8.6.1 电极电子能量状态 /131
8.6.2，氧化还原分子的状态密度 /131
8.6.3 电流 /132
8.6.4 平衡状态 /133
8.6.5 偏离平衡电位 /133
8.6.6 如果电子转移持续进行 /133
8.7 单电子转移反应 /135
第9章 分子及离子的传输
9.1 物质的传输 /138
9.1.1 电极反应进行时 /138
9.1.2 扩散 /138
9.1.3 扩散方程 /139
9.2 用肉眼观察浓度分布 /141
9.2.1 光的干涉 /141
9.2.2 观测例 /142
9.3 电流的大小电物质传质速率决定 /143
9.3.1 电极表面浓度为零 /143
9.3.2 由扩散控制的电流 /143
9.3.3 电流和时间的关系 /144
9.3.4 施加电压于电极后 /145
9.4 循环伏安法 /146
9.4.1 电位扫描 /146
9.4.2 电流-电位曲线--循环伏安图 /147
9.4.3 循环伏安图 /147
9.4.4 不可逆反应的循环伏安图 /149
第 10章 表面反应的世界
10.1 固定在电极表面的分子的电极反应 /150
10.1.1 电解电流的大小 /150
10.1.2申极表面单分子层的循环伏安图 /151
10.2 水的分解:氢气和氢气的生成 /152
10.2.1 氢气的生成 /152
10.2.2 电极材料决定反应速率 /153
10.2.3 水和重水的差别 /154
10.2.4氧气的生成 /154
10.3 金属的欠电位沉积 /155
10.3.1 过早发生的反应 /155
10.3.2 欠电位还原发生的条件 /155
10.3.3 形成单原子层的电量 /156
10.4 有节奏的电极反应 /156
10.4.1 电位振荡现象 /156
10.4.2 甲醛的氧化路径 /157
10.4.3 电位振荡的原因 /158
10.5 探测电极表面 /158
10.5.1 对表面原子构造敏感的反应 /158
10.5.2 用激光探测电极表面 /159
10.5.3 扫描隧道显微镜和原子力显微镜技术 /159
10.5.4 展望 /159
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