L'électrochimie est une discipline de la chimie qui a connu de nombreux changements au cours de son évolution depuis les premiers principes des aimants au début du et du pour ensuite aboutir à des théories utilisant les notions de conductivité, des charges électriques ainsi que des méthodes mathématiques. Le terme électrochimie fut utilisé pour décrire les phénomènes électriques au . Au cours des dernières décennies, l'électrochimie a été un large domaine de la recherche dans lequel ont fait partie l'étude des batteries et des piles à combustible et le développement de techniques pour éviter la corrosion des métaux et améliorer les techniques de raffinage grâce à des électrolyses et les électrophorèses.
Origines Les Égyptiens pratiquaient déjà la galvanoplastie il y a plus de pour orner les objets d'art de cuivre rougeEstoppey-Addor SA - histoire des origines de la galvanoplastie, sur estoppey-addor.ch. D'après des écrits de Pline l'Ancien, les Romains auraient également utilisé ce procédé.
Le marque le début de la compréhension scientifique de l'électricité et du magnétisme avec la production d'énergie électrique qui a permis la révolution industrielle au cours du . Dans les années 1600, un scientifique anglais William Gilbert fit des expériences pendant sur le magnétisme et ensuite sur l'électricité. Pour son travail sur les aimants, il devient le père du magnétisme. Son livre De Magnete devient vite une référence à travers l'Europe sur les phénomènes électriques et magnétiques. Les Européens commençaient à faire de longs voyage sur les océans et le compas magnétique fut l'un des instruments de navigation très utilisé pour ne pas se perdre. Il fut le premier homme à faire une distinction claire entre le magnétisme et l'« effet d'ambre », c'est-à-dire l'électricité statique.
En 1663, un physicien allemand, Otto von Guericke créa le premier générateur électrique, qui produisait de l'électricité statique par friction. Le générateur était fait d'une large boule de soufre à l'intérieur d'une sphère en verre, montée sur une tige. La sphère était mise en rotation grâce à un levier et le frottement donnait lieu à de l'électricité statique. Le globe pouvait être déplacé et utilisé comme une source d'électricité dans des expériences. Von Guericke utilisa son générateur pour prouver que des charges de même nature se repoussent.
: naissance de l'électrochimie
En 1709, Francis Hauksbee à la Royal Society de Londres découvrit que mettre une petite quantité de mercure dans le globe du générateur de Von Guericke et en évacuant l'air de celui-ci lui permettait au générateur de briller même en le touchant de la main. Il avait créé la première lampe fluorescente.
Entre 1729 et 1736, deux scientifiques anglais Stephen Gray et Jean Desaguliers réalisèrent une série d'expériences qui montrèrent qu'un bouchon de liège ou un autre objet pouvait être électrifié à une distance de en le connectant au globe de verre chargé via des matériaux comme un fil de métal ou une corde de chanvre. Ils découvrirent aussi que d'autres matériaux comme la soie ne produisaient pas le même phénomène.
Au milieu du , un chimiste français François de Cisternay Du Fay découvrit deux formes d'électricité statique dans lesquelles les charges se repoussent ou s'attirent. Il annonça que l'électricité était constituée de deux fluides : (le mot latin pour dire verre) ou électricité positive et ou électricité négative. Cette conception des deux fluides rencontra un peu plus tard dans le siècle l'opposition de la théorie fluide unique de Benjamin Franklin.
En 1745, Jean-Antoine Nollet développa la théorie de l'attraction et de la répulsion électrique qui supposait l'existence d'un flux continu de matière électrique entre les deux corps chargés. La théorie de Nollet au début fut acceptée puis rencontra de la résistance en 1752 avec la traduction en français des notes de Franklin . Franklin et Nollet débattirent au sujet de la nature de l'électricité. L'argumentation de Franklin remporta la victoire et la théorie de Nollet fut abandonnée.
En 1748, Nollet inventa un des premiers électromètres, l'électroscope qui permettait d'observer les charges électriques en utilisant l'attraction et la répulsion électrostatique. L'invention de Nollet fut par suite remplacée par l'électromètre de Horace-Bénédict de Saussure en 1766.
William Watson mena plusieurs expériences pour connaître la « vitesse de l'électricité ». L'opinion générale de l'époque était que l'électricité était plus rapide que le son mais aucun test n'avait permis de déterminer la vitesse du courant. Watson dans un champ au nord de Londres tendit un fil conducteur supporté par des piquets humides de soie. Même à cette distance de , la vitesse de propagation du courant semblait instantanée. La résistance dans le fil conducteur fut remarquée mais pas entièrement appréhendée par Watson et il décida de ne pas poursuivre les expériences sur l'électricité afin de se concentrer sur sa carrière médicale.
Dans les années 1750, alors que l'étude de l'électricité devenait populaire, des méthodes efficaces de productions d'électricité sont apparues. Le générateur développé par Jesse Ramsden fut parmi l'un des premiers générateurs électrostatiques. L'électricité produite par les générateurs était utilisée pour traiter les paralysies et les spasmes musculaires.
Charles-Augustin de Coulomb développa la loi de l'interaction électrostatique en 1781 après avoir étudié les lois de la répulsion de Joseph Priestley en Angleterre. Il établit aussi la formule de l'inverse du carré de la loi d'attraction et de répulsion qui devint la base mathématique de la théorie des forces magnétiques de Siméon Denis Poisson. Coulomb écrivit sept travaux importants sur le magnétisme et l'électricité qu'il présenta à l'Académie des sciences entre 1785 et 1791 dans lesquels il reporta avoir développé une théorie de l'attraction et de répulsion entre les corps chargés et il en était parvenu à mener des recherches sur les conducteurs parfaits et les diélectriques. Il suggéra que les diélectriques parfaits n'existaient pas, que chaque substance avait ses limites au-dessus desquelles le courant passait. L'unité de charge du Système international d'unités est appelée le coulomb en son honneur.
En 1789, Franz Aepinus développa un objet avec les propriétés d'un condensateur. Le condensateur d'Aepinus était le premier condensateur depuis la Bouteille de Leyde et fut utilisé pour montrer les phénomènes de conduction et d'induction. L'objet était fabriqué de telle manière que l'espace entre les deux plaques conductrices était ajustable et le verre diélectrique séparant les deux plaques pouvait être enlevé ou remplacé par un autre matériau.
Malgré l'augmentation des connaissances sur les propriétés de l'électricité et sur la construction de générateurs, ce ne fut pas avant la fin du que le physicien italien et anatomiste Luigi Galvani remarqua un lien entre la contraction musculaire et l'électricité en 1791 lorsqu'il écrivit . Il proposa l'existence d'une substance nervoélectrique dans la vie. Dans son essai, Galvani conclut que les tissus animaux contiennent une substance innée jusque-là inconnue, une force vitale à laquelle il donna le nom d'« électricité animale » qui active les muscles lorsqu’elle est placée entre deux sondes de métal. Il croyait qu'il s'agissait d'une nouvelle forme d'électricité et que le cerveau était l'organe le plus important pour la sécrétion du fluide électrique. Les nerfs avaient pour rôle de conduire ce fluide jusqu'aux muscles. Le débit de ce fluide électrique provoquait un stimulus aux fibres musculaires.
Mais c'est le que le savant italien Alessandro Volta essaye avec succès la première pile électrique et marque la naissance de l'électrochimie.
: grand développement de l'électrochimie
La première électrolyse a été réalisée le par deux chimistes britanniques, William Nicholson et Sir Anthony Carlisle, quelques jours après l'invention de la première pile électrique par Alessandro Volta (publication soumise le dans une lettre en français au président de la ). En utilisant la pile de Volta, les deux scientifiques effectuent une électrolyse de l'eau et réussissent à transformer l'eau en dihydrogène et en dioxygène. Peu après, Ritter découvre le principe de galvanoplastie. Il observa que pendant une électrolyse une quantité de métal produit une quantité d'oxygène qui dépend de la distance entre les électrodes. En 1801, Ritter observa des courants thermoélectriques et il anticipa la découverte de la thermoélectricité par Thomas Johann Seebeck.
En 1802, William Cruikshank conçoit la première batterie électrique pouvant être produite en grande quantité. Comme Volta, il arrange des plaques carrées de cuivre, qu'il va vendre jusqu'à la fin ainsi que des plaques de zinc de la même taille. Ces plaques étaient placées dans une longue boite rectangulaire qui était scellée avec du ciment. Des fentes dans la boite permettaient aux plaques de métal de rester en position. La boite était ensuite remplie de saumure ou d'eau acide. Ce flot a pour avantage de ne pas s'évaporer et fournit plus d'énergie que la pile de Volta ou des papiers enduits de saumure entre les plaques.
Dans le but d'une meilleure production du métal platine, deux scientifiques William Hyde Wollaston et Smithson Tennant travaillèrent ensemble pour concevoir une technique efficace d'électrochimie pour raffiner ou purifier le platine. Tennant finit par découvrir l'osmium et l'iridium. Les efforts de Wollaston lui permirent de découvrir le palladium en 1803 et le rhodium en 1804.
En 1809, Samuel Thomas Von Soemmering développa le premier télégraphe. Il utilisa un montage avec (un câble pour chaque lettre de l'alphabet allemande). Chacun de ces câbles terminait dans une réserve d'acide. À la station d'envoi, une lettre était complétée par un circuit et une batterie était connectée. Le passage du courant décomposait chimiquement l'acide et le message était lu en observant à quelle fin de câble les bulles apparaissaient. Les messages étaient transmis de cette manière, une lettre à la fois.
Les travaux de Sir Humphry Davy avec les électrolyses amenèrent à la conclusion que la production d'électricité dans les simples cellules électrolytique résulte d'interactions entre les électrolytes et les métaux et se produisent entre des espèces de charges différentes. Il observa que l'interaction entre le courant électrique et les produits chimiques donnait le plus souvent toutes les substances les plus simples comportant les éléments. Cette vision des choses fut expliquée en 1806 dans la lecture pour lequel il reçut le prix Napoléon (bien que la France et l'Angleterre étaient en guerre à cette époque). Son travail conduisit directement à l'isolation du sodium et du potassium à partir de leurs composés courants et d'autres métaux alcalins à partir de 1808.
La découverte de l'effet du magnétisme sur le courant en 1820 par Hans Christian Ørsted fut tout de suite reconnue comme une grande avancée. Cependant, il abandonna ses travaux sur l'électromagnétisme aux autres. André-Marie Ampère répéta les expériences d'Ørsted et il les formula mathématiquement (ce qui devint la loi d'Ampère). Ørsted découvrit que non seulement une aiguille est attirée par un courant électrique mais aussi que le fil électrique en entier est attiré par un champ électrique, ce qui est la base pour la construction d'un moteur électrique. Ørsted découvrit aussi la pipérine, un constituant important du piment, qui fut une importante contribution à la chimie ainsi que la préparation de l'aluminium en 1825.