Cover	1
	Title Page	5
	Copyright	6
	Inhalt	7
	Symbole für physikochemische Größen in diesem Buch	19
	Abkürzungen in diesem Buch	29
	Noch ein Lehrbuch der Elektrochemie, muss das wirklich sein?	37
	Elektrochemie – schon lange etabliert, aber immer nochkompliziert?	37
	Was dürfen Sie nun von dem Fachgebiet und dem Bucherwarten?	38
	Historische und aktuelle Lehrbücher	40
	Danksagung	41
	Bildquellen	42
	Teil I Grundlagen	45
	Kapitel 1 Die Elektrodenreaktion – der Kern der Elektrochemie	47
	1.1 Stromfluss und Stoffumsatz in elektrochemischen Zellen	47
	1.2 Elektroden und Ionen	49
	1.3 Welche quantitative Beziehung besteht zwischen Stoffumsatz und Ladung?	52
	1.4 Welche Beziehung besteht zwischen Stromfluss und Reaktionsgeschwindigkeit?	53
	1.5 Galvanische Zellen und Elektrolysezellen	56
	Zusammenfassung	58
	Kontroll? und Übungsaufgaben	58
	Weiterführende Literatur	59
	Kapitel 2 Die Thermodynamik elektrochemischer Reaktionen	61
	2.1 Von der Zellspannung zum Elektrodenpotential	61
	2.1.1 Die Definition der Zellspannung	61
	2.1.2 Elektrochemische Spannungsreihe	62
	2.2 Welcher Zusammenhang besteht zwischen Zellspannung und thermodynamischen Potentialen?	64
	2.2.1 Das elektrochemische Potential	64
	2.2.2 Die Nernstsche Gleichung	69
	2.2.3 Aktivitäten sind effektive Gehaltsgrößen	75
	2.2.4 Berechnung der Standardzellspannung	77
	2.2.5 Abhängigkeit der Gleichgewichtszellspannung von Zustandsgrößen	79
	2.3 Zellspannungen entstehen durch Ladungstrennungen an Grenzflächen – die Galvani?Spannung	83
	2.3.1 Die Galvani?Spannung an Ionenelektroden	84
	2.3.2 Die Galvani?Spannung an Redoxelektroden	85
	2.3.3 Ladungstrennung und Galvani?Spannungen ohne Elektroden	86
	2.3.4 Die Kombination von Galvani?Spannungen zur Zellspannung	90
	2.3.5 Elektroden mit Mischpotentialbildung	93
	2.4 Anwendung von Zellspannungsmessungen und die Nutzung galvanischer Zellen	93
	2.4.1 Referenzelektroden	93
	2.4.2 Ermittlung thermodynamischer Größen	102
	2.4.3 Gehaltsbestimmungen mit Potentiometrie	104
	2.4.4 Überblick über elektrochemische Energiewandlungssysteme	105
	Zusammenfassung	116
	Kontroll? und Übungsaufgaben	116
	Weiterführende Literatur	118
	Kapitel 3 Die elektrochemische Kinetik – Homogene und heterogene Prozesse	121
	3.1 Kopplung von Massentransfer und Grenzflächenreaktion	121
	3.1.1 Welche Teilschritte treten bei Elektrodenreaktionen an Ionen? und Redoxelektroden auf?	122
	3.1.2 Elektrodenreaktionen sind Mehrschrittreaktionen	124
	3.2 Kinetik des Ladungstransferschrittes	126
	3.2.1 Repetitorium: Homogene Gleichgewichtsreaktionen und Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit	126
	3.2.2 Ableitung der Butler?Volmer?Gleichung	128
	3.2.3 Welche inhaltliche Bedeutung besitzen die Symbole in der Butler?Volmer?Gleichung?	133
	3.2.4 Was bedeutet der Transferkoeffizient ??	137
	3.2.5 Welche Grenzfälle ergeben sich aus der Butler?Volmer?Gleichung?	138
	3.2.6 Wie sieht die Butler?Volmer?Gleichung aus, wenn die Elektrodenreaktion selber aus mehreren Elementarschritten besteht?	142
	3.2.7 Reagieren mehrere Redoxpaare an einer Elektrode, bildet sich ein Mischpotential aus	143
	3.2.8 Wo stößt der Butler?Volmer?Formalismus an seine Grenzen?	144
	Zusammenfassung	146
	Kontroll? und Übungsaufgaben	147
	Weiterführende Literatur	149
	Kapitel 4 Massentransport und Randschichten	151
	4.1 Überblick und Begriffe	152
	4.2 Migration	153
	4.2.1 Struktur der Elektrolytphase und Ionenbeweglichkeit	153
	4.2.2 Elektrische Größen zur Charakterisierung der Ladungsträgerbewegung	156
	4.2.3 Zwischen Ionenbeweglichkeit und Leitfähigkeit besteht ein definierter Zusammenhang	160
	4.2.4 Warum sind molare Leitfähigkeiten starker Elektrolyte konzentrationsabhängig?	162
	4.2.5 Das Gesetz der unabhängigen Ionenbewegung	162
	4.2.6 Warum ist die molare Leitfähigkeit von schwachen Elektrolyten so viel stärker von der Konzentration abhängig als bei starken Elektrolyten?	163
	4.2.7 Überführungszahlen beschreiben den Anteil einer Ionensorte am Gesamtstrom	167
	4.2.8 Interionische Wechselwirkungen	172
	4.2.9 Aktivitätskoeffizienten	176
	4.2.10 Leitfähigkeitskoeffizienten	179
	4.3 Die elektrische Doppelschicht	181
	4.3.1 Die elektrischen Eigenschaften der Doppelschicht	181
	4.3.2 Die molekulare Struktur der elektrischen Doppelschicht	183
	4.3.3 Wie verändert die Adsorption von Ionen und Molekülen die Struktur und die Eigenschaften der elektrischen Doppelschicht?	185
	4.4 Diffusion	190
	4.4.1 Zufallsbewegung eines Teilchens	191
	4.4.2 Massentransport durch Diffusion – das erste Fick'sche Gesetz	194
	4.5 Diffusionsschichten	197
	4.5.1 Zeitliche Veränderung von Konzentrationsprofilen – das zweite Fick'sche Gesetz	197
	4.5.2 Stromverlauf und Konzentrationsprofile bei Potentialsprungexperimenten (Chronoamperometrie)	198
	4.6 Kombinierte Transportprozesse bei der Elektrophorese	205
	4.6.1 Grundprinzip	205
	4.6.2 Varianten der Elektrophorese von Proteinen	207
	4.6.3 Kapillarelektrophorese	211
	4.7 Zusammenfassung der Transportmechanismen in der Nernst?Planck?Transportgleichung	218
	Kontroll? und Übungsaufgaben	221
	Weiterführende Literatur	222
	Teil II Untersuchungsmethoden der Elektrochemie	225
	Kapitel 5 Elektroanalytische Methoden und elektrochemische Sensoren	227
	5.1 Stammbaum elektroanalytischer Methoden	227
	5.2 Potentiometrie	229
	5.2.1 Wann ist eine Ruhezellspannung selektiv für eine Ionensorte?	229
	5.2.2 Membranelektroden	230
	5.2.3 Glaselektroden	232
	5.2.4 Selektivität und Nachweisgrenzen von ISE	234
	5.2.5 Festkörpermembran?Elektroden	237
	5.2.6 Flüssigmembranelektroden	238
	5.2.7 Potentiometrische Sensoren	241
	5.2.8 Die Lambda?Sonde	243
	5.2.9 Zusammenfassung Potentiometrie	245
	5.3 Dynamische elektrochemische Methoden	246
	5.3.1 Potentiostaten und Galvanostaten	246
	5.3.2 Elektroden für voltammetrische Untersuchungen	248
	5.3.3 Elektrolytlösungen für voltammetrische Untersuchungen	253
	5.3.4 Zellgefäße für voltammetrische Untersuchungen	254
	5.3.5 Cyclovoltammetrie	255
	5.3.6 Moderne Quecksilberelektroden und Pulsprogramme	268
	5.3.7 Differenzpuls?Voltammetrie	269
	5.3.8 Square Wave?Voltammetrie	271
	5.3.9 Übersicht über weitere Signalformen und ihre Anwendung	274
	5.3.10 Verfahren mit integrierter Anreicherung (Stripping?Verfahren)	278
	5.3.11 Einsatz der Standardadditionstechnik zur Verringerung von Matrixeffekten	281
	5.3.12 Speziation mit voltammetrischen Verfahren	282
	5.4 Amperometrische Sensoren	284
	5.4.1 Amperometrische Detektion in Fließsystemen	285
	5.4.2 Amperometrische Endpunktanzeige bei Titrationen	286
	5.4.3 Die Clark?Elektrode	287
	5.5 Voltammetrie bei besonderen Massentransportbedingungen – immobilisierte Redoxsysteme	288
	5.6 Voltammetrie bei besonderen Massentransportbedingungen – Mikroelektrode	292
	5.6.1 Stationäre Ströme	292
	5.6.2 Warum entstehen stationäre Ströme?	293
	5.6.3 Wie ändert sich der Strom vor der Einstellung des stationären Stroms?	297
	5.6.4 Cyclovoltammetrie an Mikroscheibenelektroden	300
	5.6.5 Analytische Eigenschaften und Einsatzgebiete von Mikroelektroden	305
	5.6.6 Arrays aus Mikroelektroden	310
	5.7 Instrumentelle Grundlagen von elektrochemischen Messgeräten	314
	5.7.1 Aufbau moderner voltammetrischer Arbeitsplätze	314
	5.7.2 Fehlersuche und Fehlerbeseitigung in potentiostatischen Versuchsaufbauten	319
	Kontroll? und Übungsaufgaben	321
	Weiterführende Literatur	326
	Kapitel 6 Aufklärung elektrochemischer Reaktionsmechanismen in flüssigen Elektrolyten	333
	6.1 Kombination von Reaktionsschritten zur Elektrodenreaktion	334
	6.1.1 Welche Fragen müssen wir untersuchen?	334
	6.1.2 Nomenklatur für Mechanismen von Elektrodenreaktionen	336
	6.2 Von der Messkurve zum Modellmechanismus	336
	6.2.1 Wie sollten Experimente durchgeführt werden?	336
	6.2.2 Wie läuft eine Messreihe ab?	338
	6.2.3 Woran erkennen wir einen bestimmten Mechanismus?	339
	6.2.4 Diagnostische Kriterien als Hinweis auf Bausteine elektrochemischer Modellmechanismen	342
	6.2.5 Zonendiagramme	345
	6.3 Wann ist ein Modellmechanismus plausibel?	348
	6.3.1 Simulation (Modellierung)	348
	6.3.2 Isolierung und Charakterisierung von Zwischenstufen und Produkten	355
	6.4 Wichtige mechanistische Modelle in der molekularen Elektrochemie in flüssigen Phasen	355
	6.4.1 Ein?Elektronen?Transferreaktionen ohne separate chemische Schritte	356
	6.4.2 Mehr?Elektronen?Transferreaktionen ohne separate chemische Schritte	358
	6.4.3 Gekoppelte chemische Reaktionen	361
	6.4.4 ECE?Varianten	364
	6.4.5 Das Quadratschema und seine Varianten	367
	6.4.6 Katalyse durch Elektronentransfer	368
	6.4.7 Spezielle Effekte	370
	6.5 Wie bestimmen wir Reaktionsparameter?	372
	6.5.1 Das Auswertungsproblem in der mechanistischen Elektrochemie	373
	6.5.2 Direkte Auswertungsmethoden	373
	6.5.3 Datentransformation: Linearisierung und Semiintegration	374
	6.5.4 Nutzung von Arbeitskurven	376
	6.5.5 Globale Anpassung an Messkurven	377
	6.5.6 Wie optimieren wir die Qualität voltammetrischer Messungen?	380
	6.5.7 Ausblenden und Modifizieren von Reaktionsschritten	383
	6.6 Ergänzende Techniken	387
	6.6.1 Elektrolyse und Coulometrie	387
	6.6.2 Wie lassen sich die Reaktionsladungszahl n und der Diffusionskoeffizient D bestimmen?	390
	6.6.3 Spektroelektrochemie	393
	Zusammenfassung	398
	Kontroll? und Übungsaufgaben	398
	Weiterführende Literatur	399
	Kapitel 7 Elektrochemische Impedanzspektroskopie	407
	7.1 Ohm'sche Widerstände und ideale Kondensatoren im Wechselstromkreis	409
	7.2 Impedanzmessung an elektrochemischen Zellen	411
	7.2.1 Instrumentierung	411
	7.2.2 Vorgehen bei Impedanzmessungen	413
	7.3 Ersatzschaltbilder typischer Elektroden und Zellen	414
	7.3.1 Impedanz einer elektrochemischen Zelle ohne Stoffumsatz	414
	7.3.2 Elektrode mit Stoffumsatz ohne Begrenzung durch Diffusion	416
	7.3.3 Elektrode mit Stoffumsatz unter Berücksichtigung der Diffusion	418
	7.4 Entwicklung von Ersatzschaltbildern	421
	7.4.1 Partiell blockierte Elektrode	422
	7.4.2 Elektrode mit poröser Deckschicht	423
	7.4.3 Poröse Elektrode	423
	7.4.4 Konstant?Phasen?Elemente (CPE, constant phase elements)	425
	Zusammenfassung	428
	Kontroll? und Übungsaufgaben	428
	Weiterführende Literatur	429
	Kapitel 8 Untersuchung von Grenzflächenstrukturen	431
	8.1 Überblick und Systematik	431
	8.2 Schwingungsspektroskopie an Oberflächen	433
	8.2.1 Infrarot?Reflexions?Absorptionsspektroskopie (IRRAS)	434
	8.2.2 Raman?Spektroskopie	440
	8.2.3 Ausnutzung nichtlinearer optischer Effekte	442
	8.2.4 Elektronenenergie?Verlustspektroskopie (EELS)	443
	8.3 Ellipsometrie	443
	8.4 Oberflächenplasmonenresonanz	447
	8.5 Spektroskopie innerer Elektronen	449
	8.5.1 Primär? und Sekundärprozesse	449
	8.5.2 Elektronenspektroskopie	451
	8.5.3 Röntgenabsorptionsspektroskopie	464
	8.6 Röntgendiffraktion	468
	8.7 Massenspektrometrie	469
	8.8 Elektrochemische Quarzkristall?Mikrowaage	469
	8.8.1 Piezoelektrischer Effekt und Quarzmikrowaage	470
	8.8.2 Beeinflussung der mechanischen Resonanzfrequenz	472
	8.8.3 Typische Anwendungen	473
	8.9 Einkristallelektroden	477
	8.9.1 Struktur von Metallkristallen und ihre idealen Oberflächen	478
	8.9.2 Was verstehen wir unter Oberflächenrekonstruktion?	481
	8.9.3 Welche Defekte existieren an Oberflächen?	481
	8.9.4 Wie lassen sich Einkristallelektroden präparieren?	482
	8.9.5 Wie werden Einkristallelektroden charakterisiert?	484
	8.9.6 Was sind Überstrukturen?	486
	8.9.7 Überstrukturen aus spezifisch adsorbierten Anionen	489
	8.9.8 Überstrukturen aus Metallatomen nach Unterpotential?Abscheidung	489
	8.10 Ein zweiter Blick auf die elektrochemische Doppelschicht	491
	8.10.1 Grenzphase und Exzessgrößen	493
	8.10.2 Ladungsüberschuss an Elektroden	495
	8.10.3 Das Nullladungspotential	498
	8.10.4 Grenzflächenüberschuss und Adsorptionsisotherme	501
	8.10.5 Vergleich experimenteller Daten mit den Doppelschichtmodellen	504
	8.10.6 Wie beeinflusst die Struktur der elektrischen Doppelschicht die Reaktionsgeschwindigkeit?	507
	8.11 Elektrochemische Rastertunnelmikroskopie (ECSTM) und elektrochemische Rasterkraftmikroskopie (ECSFM)	509
	8.11.1 Mikroskopie jenseits des Beugungslimits	509
	8.11.2 Prinzip der Rastertunnelmikroskopie	513
	8.11.3 Elektrochemische Rastertunnelmikroskopie (ECSTM)	515
	8.11.4 Grundprinzipien der Rasterkraftmikroskopie	518
	8.11.5 Arbeitsmodi der Rasterkraftmikroskopie	520
	8.11.6 Kraft?Abstandskurven	524
	8.11.7 Anwendungen der ECSFM	525
	8.11.8 Artefakte, Bildauflösung und Probenmanipulation in STM? und SFM?Experimenten	526
	8.12 Elektrochemische Rastermikroskopie (SECM)	527
	8.12.1 Instrumentierung und Überblick	527
	8.12.2 Der Feedback?Modus	528
	8.12.3 Oberflächentitrationsmodus	534
	8.12.4 Generator?Kollektor?Modus	536
	8.12.5 Redoxkonkurrenzmodus	537
	8.12.6 Direktmodus	537
	8.12.7 Nutzung homogener Reaktionen	538
	8.12.8 Möglichkeiten zur Verbesserung der lateralen Auflösung	540
	8.12.9 Anwendungen der elektrochemischen Rastermikroskopie	541
	8.13 Weitere Rastersondenmikroskopien	543
	8.13.1 Photoelektrochemische Rastermikroskopie	543
	8.13.2 Raster?Ionenleitfähigkeits?Mikroskopie	544
	8.13.3 Rasterzellmikroskopie	546
	8.13.4 Raster?Referenz?Elektroden?Technik, vibrierende Rasterelektroden?Technik, lokalisierte Impedanzmessung und Ohm'sche Mikroskopie	548
	8.13.5 Raster?Kelvin?Sonde	549
	Kontroll? und Übungsaufgaben	551
	Weiterführende Literatur	554
	Teil III Materialien von und für Elektrochemie	569
	Kapitel 9 Elektrochemische Materialabscheidung	571
	9.1 Mit welchen Methoden lassen sich Materialien elektrochemisch abscheiden?	572
	9.1.1 Galvanische Abscheidung	572
	9.1.2 Immersionsabscheidung	573
	9.1.3 Autokatalytische Metallabscheidung	573
	9.1.4 Abscheidung von Halbleitern	574
	9.2 Wachstumsformen bei Metallabscheidungen	575
	9.2.1 Wachstum dünner Metallschichten auf Fremdunterlagen	575
	9.2.2 Thermodynamik der Keimbildung	576
	9.2.3 Kinetik der Keimbildung	578
	9.2.4 Wachstum der Keime	580
	9.2.5 Vom Keim zu geschlossenen Filmen	581
	9.2.6 Die Entwicklung der Mikrostruktur	583
	9.3 Wie beeinflusst die Stromdichte die Abscheidung?	585
	9.3.1 Welcher Zusammenhang besteht zwischen Stromdichte und Mikrostruktur?	585
	9.3.2 Wodurch entstehen Stromdichteverteilungen?	587
	9.3.3 Die Wagner?Zahl – Welche Stromdichteverteilung ist die entscheidende?	588
	9.3.4 Pulsabscheidungen	589
	9.3.5 Einfluss der Badtemperatur	590
	9.4 Welche Zusammensetzung weisen galvanische Bäder auf?	590
	9.4.1 Grundtypen galvanischer Bäder	590
	9.4.2 Welche Funktion erfüllen Komplexbildner?	591
	9.4.3 Welche Funktionen erfüllen Glanzbildner, Einebner, Aktivatoren und Netzmittel?	592
	9.5 Abscheidung komplexer Materialien	596
	9.5.1 Direkte Legierungsabscheidung	596
	9.5.2 Unter welchen Bedingungen können Legierungen abgeschieden werden?	598
	9.5.3 Abscheidung von Multischichten und Kompositen	599
	9.6 Elektrochemie an bipolaren Elektroden	600
	9.6.1 Grundlagen	600
	9.6.2 Zellkonfigurationen mit bipolaren Elektroden und ihre Anwendung	601
	Kontroll? und Übungsaufgaben	603
	Weiterführende Literatur	604
	Kapitel 10 Halbleiterelektrochemie	607
	10.1 Struktur und Bindung in Halbleitern	607
	10.1.1 Kristallstrukturen der Halbleiter	607
	10.1.2 Elektronische Struktur der Halbleiter	608
	10.1.3 Das Fermi?Niveau	616
	10.1.4 Dotierung von Halbleitern	620
	10.1.5 Die Quasi?Fermi?Niveaus	623
	10.2 Halbleiterelektroden	623
	10.2.1 Halbleitergrenzflächen und Raumladungszone	623
	10.2.2 Das Flachband?Potential	629
	10.2.3 Strom?Spannungskurven an Halbleiterelektroden im Dunkeln	631
	10.2.4 Photoströme an Halbleiterelektroden	633
	10.2.5 Experimentelle Besonderheiten	634
	10.2.6 Spezielle Untersuchungsmethoden für photoelektrochemische Reaktionen an Halbleiterelektroden	636
	10.3 Anwendungen der Halbleiterelektrochemie	638
	10.3.1 Mineralisierung organischer Stoffe in Abwasser	639
	10.3.2 Farbstoffsensibilisierte Solarzellen als Beispiel für photovoltaische Zellen	641
	Kontroll? und Übungsaufgaben	645
	Weiterführende Literatur	647
	Kapitel 11 Festkörperelektrolyte und andere unkonventionelle Elektrolytsysteme	651
	11.1 Warum enthalten kristalline Festkörper Defekte?	652
	11.1.1 Bezeichnung der Punktdefekte	652
	11.1.2 Defekte in Festkörpern als Verallgemeinerung der Chemie von Elektrolytlösungen und der Elektronenstruktur von Halbleitern	654
	11.1.3 Wechselwirkungen mit Nachbarphasen	656
	11.1.4 Komplexe Defektstrukturen	658
	11.1.5 Thermodynamik der Punktdefekte	659
	11.2 Ionenleitfähigkeit in Festkörpern	661
	11.2.1 Mechanismen der Ionenleitung in Festkörpern	661
	11.2.2 Messung der Leitfähigkeit in Festkörpern	663
	11.2.3 Wichtige ionenleitende Festkörper	664
	11.3 Randschichten in Festelektrolyten	668
	11.3.1 Wie lassen sich die Erkenntnisse zur elektrischen Doppelschicht und Raumladungszone verallgemeinern?	668
	11.3.2 Erhöhung der Leitfähigkeit in nanokristallinen Festkörpern	670
	11.4 Elektrochemie in Salzschmelzen und ionischen Flüssigkeiten	671
	11.4.1 Alkalimetall?halogenide	671
	11.4.2 Ionische Flüssigkeiten	673
	11.4.3 Stark eutektische Lösungsmittel	676
	11.5 Leitfähigkeit in Gläsern	677
	11.6 Leitfähigkeit in Polymeren	678
	11.6.1 Polymerelektrolyte und Gel?Elektrolyte	678
	11.6.2 Polyelektrolyte	679
	Kontroll? und Übungsaufgaben	681
	Weiterführende Literatur	683
	Kapitel 12 Elektrokatalyse	687
	12.1 Konzept und Definitionen	688
	12.1.1 Katalyse und Elektrokatalyse	688
	12.1.2 Aktivität und Selektivität	690
	12.1.3 Wichtige Elementarschritte unter Beteiligung adsorbierter Intermediate	692
	12.2 Theoretische Behandlung von Elektronentransferreaktionen	693
	12.2.1 Tunnelprozesse von Elektronen	693
	12.2.2 Elektronentransferreaktionen folgen dem Franck?Condon?Prinzip – Die Marcus?Theorie	694
	12.2.3 Von der Reorganisationsenergie zu Geschwindigkeitskonstanten	697
	12.2.4 Welche Vorhersagen macht die Marcus?Theorie?	698
	12.2.5 Welche Rolle spielt das Elektrodenmaterial für die Geschwindigkeit der Elektrodenreaktion?	699
	12.3 Die Rolle von Intermediaten für die Elektrokatalyse	700
	12.3.1 Ein?Elektronen?Transfer ohne Intermediat	700
	12.3.2 Zwei?Elektronen?Transfer mit einem Intermediat	700
	12.3.3 Transfer von mehr als zwei Elektronen unter Beteiligung von mehr als einem adsorbierten Intermediat	703
	12.3.4 Wie lassen sich die unterschiedlichen Adsorptionsenergien der Intermediate auf Übergangsmetallen erklären?	706
	12.4 Messmethoden zur Untersuchung elektrokatalytischer Reaktionen	708
	12.4.1 Wie bestimmen wir die wirksame Oberfläche?	708
	12.4.2 Bestimmung der Aktivität mit der rotierenden Scheiben?Elektrode	711
	12.4.3 Bestimmung der Selektivität mit der rotierenden Ring?Scheiben?Elektrode	715
	12.4.4 Elektrochemische Charakterisierungsverfahren für Elektrokatalysatoren mit verbessertem Massentransfer	716
	12.4.5 Wie arbeitet die differentielle elektrochemische Massenspektrometrie (DEMS)?	717
	12.5 Wichtige elektrokatalytische Reaktionen	720
	12.5.1 Die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER)	720
	12.5.2 Oxidation von Kohlenstoffmonoxid, Ameisensäure, Methanol und anderen Alkoholen	723
	12.5.3 Kohlenstoffdioxid?Reduktionsreaktion	724
	12.5.4 Chlorentwicklungsreaktion	724
	Kontroll? und Übungsaufgaben	725
	Weiterführende Literatur	726
	Kapitel 13 Modifizierte Elektroden	733
	13.1 Monolagensystem	734
	13.1.1 Selbstassemblierte Monolagen	734
	13.1.2 Alkanthiolate auf Au und Ag	735
	13.1.3 Silane auf oxidischen Oberflächen	741
	13.1.4 Reduktion von Aryldiazoniumsalzen	742
	13.1.5 Einstellung von Oberflächeneigenschaften mit SAMs	742
	13.1.6 Langmuir?Schichten	745
	13.1.7 Filmtransfer?Techniken	749
	13.2 Polymerschichten auf Elektroden	752
	13.2.1 Schicht?um?Schicht?Abscheidung von Polyelektrolyten	752
	13.2.2 Isolierende Polymere	753
	13.2.3 Ionenaustauscher und Redoxpolymere	754
	13.2.4 Intrinsisch leitfähige Polymere	754
	13.3 Filme aus organisch?anorganischen Hybridmaterialien	761
	13.3.1 Ionenaustauscher und Oxidfilme	761
	13.3.2 Polyoxometallate, Polycyanometallate, leitfähige Koordinationsnetzwerkverbindungen	761
	13.4 Voltammetrie modifizierter Elektroden	762
	13.4.1 Überblick	762
	13.4.2 Wie ändert sich die Thermodynamik der Redoxreaktionen, wenn Redoxzentren in einen Film eingebettet werden?	764
	13.4.3 Elektrodenkinetik immobilisierter Redoxsysteme	766
	13.4.4 Wie beeinflussen Adsorbat?Adsorbat?Wechselwirkungen die Voltammogramme?	769
	13.4.5 Elektronentransport in dicken Filmen	770
	13.4.6 Reaktionen an blockierten Elektroden	771
	13.4.7 Reaktionen an einer Elektrode mit permeablem Film	772
	13.4.8 Umsetzung an einer Elektrode mit einem katalytisch aktiven Film	773
	13.4.9 Elektrochemisch ausgelöste Filmmodifikationen	774
	Kontroll? und Übungsaufgaben	775
	Weiterführende Literatur	776
	Teil IV Anwendungen	783
	Kapitel 14 Korrosion und Korrosionsschutz	785
	14.1 Was ist Korrosion?	786
	14.2 Das Pourbaix?Diagramm – Die Thermodynamik der Korrosion	790
	14.3 Kinetik von Korrosionsprozessen und Passivität	796
	14.3.1 Evans?Diagramme für gleichmäßige Flächenkorrosion	796
	14.3.2 Passivität	803
	14.4 Grundsätzliche Möglichkeiten für den Korrosionsschutz	805
	14.5 Wichtige und typische Korrosionsszenarien	807
	14.5.1 Gleichmäßige Flächenkorrosion	808
	14.5.2 Flächenkorrosion in Salzlösungen – ein Beispiel für den Übergang zu lokalen Korrosionsformen	810
	14.5.3 Lochfraßkorrosion	812
	14.5.4 Kontaktkorrosion	816
	14.5.5 Mikrobiologisch induzierte Korrosion	816
	14.5.6 Spannungsrisskorrosion	817
	14.5.7 Korrosion von Legierungen und Entlegierung	817
	14.6 Gezielte Metallauflösung	823
	14.6.1 Herstellung nanoporöser Metalloxidschichten	823
	14.6.2 Elektrochemisches Abtragen	827
	Kontroll? und Übungsaufgaben	831
	Weiterführende Literatur	832
	Kapitel 15 Batterien	837
	15.1 Überblick über elektrochemische Energiewandlungssysteme	838
	15.2 Kenngrößen von Batterien	841
	15.2.1 Kapazität und Energie	841
	15.2.2 Leistung und Ragone?Diagramm	844
	15.2.3 Effizienz von Energiespeichern	846
	15.2.4 Weitere Kenngrößen	848
	15.3 Klassifizierung von Batterien	850
	15.3.1 Einteilung nach dem Typ des Aktivmaterials	850
	15.3.2 Primäre und sekundäre Zellen	855
	15.3.3 Einteilung nach Formfaktoren und Anschlussparametern	855
	15.3.4 Verteilung der Stromdichte in Batterien	861
	15.4 Zink?Mangan?Batterien als Beispiele für Primärzellen	861
	15.5 Bleiakkumulator als wiederaufladbare Batterie mit wässrigem Elektrolyt	864
	15.5.1 Überblick	864
	15.5.2 Fluch und Segen der Nebenreaktionen	865
	15.5.3 Ausgewählte Details der technischen Umsetzung	867
	15.6 Lithium?Ionen?Batterien	870
	15.6.1 Prinzipieller Aufbau	871
	15.6.2 Die negative Elektrode	872
	15.6.3 Der Elektrolyt und die Solid?Electrolyte?Interphase	878
	15.6.4 Positive Elektrodenmaterialien	884
	15.6.5 Alterung von Lithium?Ionen?Batterien	887
	15.7 Metall?Luft?Batterien	888
	15.8 Vanadium?Redox?Flussbatterie	890
	Kontroll? und Übungsaufgaben	891
	Weiterführende Literatur	892
	Kapitel 16 Brennstoffzellen	897
	16.1 Überblick	897
	16.2 Polymerelektrolyt?Membran?Brennstoffzelle (PEMFC)	899
	16.2.1 Membran	899
	16.2.2 Elektroden und Bipolarplatte	900
	16.2.3 Arbeitskurve einer Brennstoffzelle	901
	16.2.4 Alterung von Brennstoffzellen	905
	16.3 Varianten der Polymermembran?Brennstoffzellen	907
	16.3.1 Direktmethanol?Brennstoffzelle und Direktethanol?Brennstoffzelle	907
	16.3.2 Hochtemperatur?Polymerelektrolyt?Membran?Brennstoffzelle	908
	16.3.3 Edelmetallfreie PEMFC	909
	16.4 Festoxid?Brennstoffzelle (SOFC)	909
	16.4.1 Festkörperoxid?Membran	910
	16.4.2 SOFC?Kathodenmaterialien	911
	16.4.3 SOFC?Anodenmaterialien	912
	16.4.4 Von Membran?Elektroden?Einheiten zu SOFC?Zellen und ?Systemen	913
	16.5 Schmelzcarbonat?Brennstoffzelle	915
	16.6 Phosphorsäure?Brennstoffzelle (PAFC)	917
	16.7 Alkalische Brennstoffzelle (AFC)	918
	16.8 Wasserelektrolyse	922
	16.8.1 Technische Realisierung der Wasserelektrolyse	923
	16.8.2 Betriebsführung einer Wasserelektrolyse	924
	Kontroll? und Übungsaufgaben	925
	Weiterführende Literatur	926
	Kapitel 17 Elektrosynthesen in Labor und Industrie	931
	17.1 Was sind die Besonderheiten elektrosynthetischer Reaktionen?	932
	17.1.1 Vergleich zu konventionellen chemischen Prozessen	932
	17.1.2 Spannungsquelle und Reaktionsführung	934
	17.1.3 Wie sind Laborzellen aufgebaut?	936
	17.1.4 Mit welchen Reaktoren lassen sich industrielle Elektrolysen optimal durchführen?	939
	17.1.5 Elektrodenmaterialien	941
	17.1.6 Elektrolytlösungen	947
	17.2 Überblick über organische Elektrosynthesen	949
	17.3 Direkte Umsetzungen	951
	17.3.1 Kolbe?Elektrolyse	951
	17.3.2 Nicht?Kolbe?Elektrolysen	953
	17.3.3 Reduktive Kupplungsreaktionen	955
	17.4 Indirekte Umsetzungen	958
	17.4.1 Welche Varianten gibt es für indirekte Elektrolysen?	958
	17.4.2 Welche Mediatoren kommen zum Einsatz?	960
	17.5 Beispiele für elektroorganische Synthesen mit komplexer Reaktionsführung	963
	17.5.1 Kation?Pool?Methode	963
	17.5.2 Gepaarte Elektrolyse	964
	17.5.3 Redox?Tags und elektrochemisch initiierte Ringschlussreaktionen	966
	Kontroll? und Übungsaufgaben	967
	Weiterführende Literatur	968
	Kapitel18 Bioelektrochemie	975
	18.1 Die Kopplung von Ionentransfer? und Elektronentransfer?Prozessen bei der Photosynthese und der Zellatmung	976
	18.1.1 Die Biomembranen – Abgrenzung, „Steckbrett“ für Baueinheiten und Kurzzeitenergiespeicher in einem	976
	18.1.2 Wie wird die protonenmotorische Kraft bei der Zellatmung aufgebaut?	980
	18.1.3 Wie wird die protonenmotorische Kraft bei der Photosynthese aufgebaut?	981
	18.1.4 Wie wird der Gradient der Protonenaktivität zur ATP?Synthese genutzt?	983
	18.2 Die elektrochemische Charakterisierung von Biomolekülen	984
	18.2.1 Niedermolekulare Elektronenüberträger	984
	18.2.2 Metallhaltige Redoxzentren	986
	18.2.3 Schwierigkeiten bei der elektrochemischen Charakterisierung von Proteinen	987
	18.2.4 Bestimmung des Formalpotentials durch potentiometrische Redoxtitration an optisch transparenten Dünnschichtelektroden	990
	18.2.5 Mediierter Elektronentransfer mit katalytischem Umsatz an gelösten Enzymen	991
	18.2.6 Direkter Elektronentransfer zu immobilisierten Proteinen	993
	18.3 Elektrochemische Bioanalytik	995
	18.3.1 Elektrochemische Biosensoren, Biochips und Assays	996
	18.3.2 Immobilisierung der Enzyme oder der biologischen Erkennungselemente	997
	18.3.3 Amperometrische Enzymelektroden für die Detektion von Glucose	998
	18.3.4 Enzymatische Hemmstoffsensoren	1005
	18.3.5 Biobrennstoffzellen	1006
	18.3.6 Elektrochemische Immunoassays	1007
	18.3.7 Elektrochemische DNA?Assays and DNA?Chips	1012
	18.4 Untersuchung von Ionenströmen an Membranen	1015
	18.4.1 Untersuchung von einzelnen Ionenkanälen mit der Patch clamp?Technik	1015
	18.4.2 Nutzung künstlicher Nanoporen in elektroanalytischen Methoden	1019
	18.5 Rückblick und Ausblick	1021
	Kontroll? und Übungsaufgaben	1021
	Weiterführende Literatur	1023
	Anhang	1031
	Index	1055
	EULA	1032