01 / 導讀
導讀
引用
Bard, A. J., Faulkner, L. R., & White, H. S. (2022). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (3rd ed.). Wiley.
章節概要
第三版約1,100頁，含21章和三個附錄。第1.7節說明了全書的組織方式：第1章是導論；第2至4章是核心基礎；第5至7章是核心方法；第8至12章是補充方法；第13至16章是高階基礎；第17至21章是高階體系與方法。前七章應按順序閱讀，其餘各組大體可按興趣選讀。多數章節末尾附有參考文獻和習題，許多章節還含有把概念與實驗室實踐聯絡起來的「Lab Notes」（實驗筆記）。
第1章：電極過程概述
經過大幅修訂的導論，面向背景各異的讀者。內容包括基本概念、法拉第過程以及決定電極反應速率的因素、傳質控制的反應、能斯特反應與耦合化學反應的半經驗處理、電池電阻與電勢測量，以及電極/溶液介面與充電電流。最後是全書的組織、電化學文獻指南，以及關於恆電勢儀的實驗筆記。
第2–4章：電池的電勢與熱力學；電極反應的基本動力學；遷移與擴散傳質
第2章講電化學熱力學、介面電勢差、液體接界電勢和離子選擇性電極。第3章回顧均相動力學，並發展Butler–Volmer模型、電荷轉移的微觀理論、開路電勢和多步機理。第4章給出傳質方程，講遷移、擴散以及傳質問題的建立與求解。
第5–7章：超微電極上的穩態伏安法；基於電勢階躍的暫態方法；線性掃描與循環伏安法
第5章為本版新增：超微電極上可逆、準可逆和不可逆反應的穩態響應，並附有關於製備電極的實驗筆記。第6章講計時電流法、取樣暫態伏安法、反向技術和計時庫侖法。第7章講能斯特、準可逆和完全不可逆體系的線性掃描與循環伏安法、快速循環伏安法、卷積以及液–液介面上的伏安法。
第8–12章：補充方法
第8章，極譜法、脈衝伏安法與方波伏安法；第9章，控制電流技術；第10章，涉及強制對流的方法——流體動力學方法（旋轉圓盤電極和環盤電極）；第11章，電化學阻抗譜與交流伏安法；第12章，整體電解（控制電勢和控制電流方法、流動電解、薄層電化學和溶出分析）。
第13–16章：高階基礎
第13章，伴有耦合均相化學反應的電極反應，對這類反應進行分類，並概述其在循環伏安法及其他方法中的行為。第14章，雙電層結構與吸附，涵蓋雙電層熱力學、模型以及對反應速率的影響。第15章，內層電極反應與電催化，為新增章節，還討論計算分析、電催化相關性和電化學相變。第16章，電化學儀器，涵蓋運算放大器、恆電勢儀、恆電流儀和小電流的測量。
第17–21章：高階體系與方法
第17章，電活性層與修飾電極；第18章，掃描電化學顯微鏡；第19章，單顆粒電化學（新增），涵蓋顆粒碰撞實驗、單個原子與原子簇以及單分子；第20章，光電化學與電致化學發光；第21章，電化學體系的原位表徵（顯微鏡、石英晶體微天平、紫外–可見、振動和X射線方法、質譜和磁共振）。
附錄A–C
附錄A：數學方法（拉普拉斯變換、泰勒展開、誤差函式等）；附錄B：模擬的基本概念；附錄C：參考表。
核心概念
第1–4章：基礎
- 法拉第過程與傳質控制：決定電極上電流的因素。
- Butler–Volmer動力學與電荷轉移的微觀理論：電極反應速率的模型。
- 遷移與擴散：傳質方程及其求解。
第5–12章：方法
- 伏安法：穩態、掃描、階躍和脈衝技術。
- 流體動力學與阻抗方法：強制對流、旋轉電極和阻抗譜。
第13–21章：高階專題
- 耦合化學反應與雙電層：改變電極響應的複雜因素。
- 電催化與單顆粒電化學：第三版新增的主題。
- 修飾電極、掃描探針與原位表徵：對錶面和薄層的應用。
評析
優點
- 清晰的閱讀路線。 作者給出一張「核心」章節與「可選」章節的地圖，讀者能看出哪些章節依賴前面的內容，哪些可以按任意順序閱讀。
- 自成體系的展開。 出版社說明，本書面向具有大學化學、物理和數學基礎的讀者，並從基本原理出發發展關鍵思想。
- 大幅更新。 Wiley列出了修訂的導論章，關於超微電極伏安法、內層反應與電催化、單顆粒電化學的新章，對Marcus動力學的深入處理、更詳細的遷移內容以及擴充的阻抗譜。
- 實踐的橋梁。 許多章中的實驗筆記幫助讀者從概念走向實踐，附錄B介紹了數位模擬，從第5章起就會用到。
侷限
- 篇幅與數學負擔。 全書約1,100頁，數學附錄在第5至13章中大量使用，認真推導的讀者收穫最大。
- 沒有文獻綜述。 作者說明，第二版中詳盡的文獻綜述已被刪去，換成一份簡短的參考資料來源、實驗技術書籍和綜述系列清單。
- 需要取捨。 各組章節大體相互獨立，因此一學期的課程必須在補充章節和高階章節中做出選擇。
在課程中的定位
在分析化學課程中，這是最專門的一本。Harvey的《Analytical Chemistry 2.1》是面向第一門分析化學課程的開放教材，電化學是其中的主題之一；Harris的《Quantitative Chemical Analysis》及其較短的《Exploring Chemical Analysis》在入門課程中講經典方法和儀器方法；Rouessac夫婦的《Chemical Analysis》講解主要方法的原理和儀器；Skoog、Holler和Crouch的《Principles of Instrumental Analysis》是儀器方法方面的標準高年級教材。
Bard、Faulkner和White把電化學講得比這些書都深入，推導決定伏安法及相關技術響應的熱力學、動力學和傳質。學完儀器分析課程之後，或者研究工作要用到電化學方法時，就該轉向這本書。
如何使用本書
本書面向修讀電化學、物理化學或分析化學的高年級本科生和研究生，也面向電化學工程、能量轉換與儲存以及感測器領域的研究人員。
一個實用的方案：
- 核心： 按順序讀第1至7章。讀第5章之前先複習附錄A。
- 按需選方法： 第8至12章各自獨立閱讀；例如脈衝技術讀第8章，阻抗讀第11章。
- 高階部分： 先讀第13至16章，再讀第17至21章，因為後者一般建立在高階基礎之上。
- 模擬與參考： 數位模擬讀附錄B，習題中用到的表格見附錄C。
做章末習題，並在做相關實驗時配合閱讀實驗筆記。