La electroquímica se basa en las reacciones rédox, donde, para dar lugar al producto de la reacción, un reactivo cede electrones y otro los acepta. Esto es, son, por ejemplo, reacciones rédox:
$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$ El $\ce{H}$ pierde electrones, se oxida. El $\ce{O}$ gana electrones, se reduce.
$\ce{Fe^2+ + Ce(IV) -> Fe^3+ + Ce(III)}$ El $\ce{Fe^2+}$ se oxida, es el reductor. El $\ce{Ce(IV)}$ se reduce, es el oxidante.
Ambas son reacciones químicas, pero hay que diferenciar entre las reacciones químicas al uso, en las que, para llevarse a cabo, se produce el contacto físico entre reactivos, y electroquímicas, donde éste no existe, la oxidación y reducción se producen por separado, en dos lugares distintos de un circuito por el cual discurren los electrones. Esto es, por ejemplo, en lo que sería una pila:
Reacción electroquímica: $ \begin{array}{l} \ce{Fe^2+ + Pt -> Fe^3+ + 1e^-(Pt)} \\[1ex] \ce{Ce(IV) + 1e^-(Pt) -> Ce(III) + Pt} \end{array} $
Podría ser también, con agua como disolvente:
ánodo: $\ce{H2 + 2 H2O + Pt -> 2 H3O+ + 2e^-(Pt)}$ cátodo: $\ce{1/2 O2 + 2 H3O+ +2e^-(Pt) -> 3H2O + Pt}$
Componentes (como mínimo) de un sistema electroquímico:
- un ánodo y un cátodo (son los conductores electrónicos, conducción eléctrica mediante electrones, correspondientes, respectivamente, a la oxidación y la reducción).
- un conductor iónico (conducción eléctrica mediante iones).
- una fuente o un consumidor de electrones, de corriente.
- dos interfases donde se produce la reacción.
Esquemáticamente:
Los sistemas electroquimicos pueden ser productores de sustancias, llamados aparatos de electrólisis, en donde se convierte energía eléctrica en química, o productores de electricidad, las pilas o baterías, donde se convierte energía química en eléctrica.