Lehrbuch der Elektrochemie

Parallel zur Entstehung von Gunther Wittstocks Buch hat die Elektrochemie zunehmend an Bedeutung gewonnen – nicht nur innerhalb der physikalischen Chemie, sondern auch darüber hinaus, etwa in der materialorien­tierten Physik, speziell hinsichtlich Materialbearbeitung, Stoffrecycling, Energiewandlung und -speicherung.

Das Buch eignet sich für grundständiges elektrochemisches Lernen, aber auch für den Einstieg mit Vorbildung aus Physik oder Ingenieurwissen­schaft. Es vermittelt die Grundlagen auf gut aufzunehmende Weise: Der Text ist auf Deutsch geschrieben und kommt ohne Vorwissen aus. Darüber hinaus schlägt er unterschiedliche, gut ausgearbeitete Brücken zu aktuellen Richtungen und Arbeitstechniken der elektrochemischen Forschung.

Die elektrochemischen Grundlagen zur Nomenklatur, Thermo­dynamik, Kinetik, Randschichten und Massentransport hat der Autor sehr konzentriert im ersten Teil des Buches auf 180 Seiten zusammengefasst. Diese dienen als Ausgangspunkt für neun unterschiedliche, explizit ausgearbeitete Wege zu modernen Fragestellungen elektrochemischen Arbeitens, darunter „Batterien“, „elektrochemische Energiewandlung“ oder „Bioelektrochemie“. Die folgenden Kapitel werden dabei jeweils unterschiedlich genutzt.
Im zweiten Teil (341 Seiten) widmet sich Wittstock elektrochemischen Untersuchungsmethoden. Dabei erklärt er neben den klassischen Methoden wie Potentiometrie, cyclischer Voltam­metrie oder Impedanzanalyse auch rechnergestützte elektrochemische Simu­lation und moderne Ansätze der Untersuchung elektrochemischer Prozesse mit spektroskopischen, diffraktometrischen, massenspektrometrischen oder rastersondenanalytischen Verfahren. Dabei geht es nicht nur um die Konzepte und Bedeutung der jeweiligen Methoden, sondern es werden auch typische Experimentaufbauten und sogar apparative Grundlagen thematisiert, zum Beispiel die Funktionsweise von Potentiostaten, Operationsverstärkern, Lock-in-Verstärkern oder Frequenzganganalysatoren. Davon dürften auch fortgeschrittene Forschende profitieren.

Der dritte Teil des Buches (210 Seiten) geht auf materialwissenschaftlich besonders relevante Teile der Elektrochemie ein, bevor der letzte Teil auf 245 Seiten technische Anwendungen elektrochemischer Prozesse beschreibt. Dabei stellt der Autor elektrochemisch relevante Konzepte aus sehr unterschiedlichen Nachbardisziplinen, wie Grundlagen von Oberflächenphysik, Zellbiologie, Reaktionskinetik, Bandstrukturen und Festkörperdefekten, sehr konzentriert vor. Dies ist sicher von großem Nutzen für Quereinsteiger.
Trotz seines Umfangs bleibt das Buch sehr gut lesbar, da es bewusst gesetzte Querverweise auf frühere oder spätere Textteile enthält. Eine möglichst einfache, dabei aber immer korrekte Sprache erlaubt es, sich auch umfangreiche Teile schnell zu erarbeiten. Als besonders hilfreich erweisen sich in diesem Kontext die manchmal zweifelnden oder auf Schwierigkeiten hinweisenden Fragen des ungläubigen Thomas, die der Autor umgehend im Text beantwortet. Ausdrücklich benannt sind auch konzeptionelle Fallstricke oder naheliegende Verwechslungen – zum Beispiel diffuse Doppelschicht versus Diffusionsschicht.

Wittstock hat die Konzepte in erfreulich zahlreichen sehr klaren Bildern aufgearbeitet, Definitionen physikalischer Größen mit ihren SI- Einheiten am Textrand deutlich hervorgehoben und wichtige Kenngrößen exemplarisch im Anhang tabelliert. Beispiele und Exkurse sind in den Text integriert, lassen sich aber zugunsten des Leseflusses überspringen.

Zur Erfolgskontrolle und weiteren Vertiefung finden sich eine Reihe von Übungsaufgaben und Literaturstellen am Ende jedes Kapitels. Um diese schneller auffinden und Querverweisen auf andere Kapitel bequem nachgehen zu können, wäre eine Markierung der Kapitel und des Schlagwortverzeichnisses eine willkommene Ergänzung bei einer neuen Auflage.

Insgesamt ist das Buch, das auch in E-Book-Varianten verfügbar ist, ein rundum empfehlenswerter Wegbegleiter auf jedem Teilstück der Elektrochemie – für Bibliotheken wie für sehr unterschiedliche Leserkreise von Bachelor-Studierenden bis zu Spezialisten in Forschung und Entwicklung.

Prof. Dr. Derck Schlettwein,
Justus-Liebig-Universität Gießen

Weitere Infos

• Verlagsseite des Buches