Co je to elektrochemický proces?
Elektrochemický proces je chemická reakce, která buď způsobuje, nebo je způsobena pohybem elektrického proudu.Tyto procesy jsou typem oxidační redukční reakce, ve které jeden atom nebo molekula ztrácí elektroron na jiný atom nebo molekulu.V elektrochemických reakcích jsou atomy nebo molekuly v reakci ve srovnání s jinými reakcemi relativně daleko od sebe, což nutí přenesené elektrony k cestování po větší vzdálenosti a tím produkují elektrický proud.Mnoho přírodních jevů je založeno na elektrochemických procesech, jako je koroze kovů, schopnost některých mořských tvorů vytvářet elektrická pole a fungování nervových systémů lidí a jiných zvířat.Hrají také důležitou roli v moderní technologii, nejvýznamnější při skladování elektrické energie v bateriích a elektrochemický proces zvaný elektrolýza je v moderním průmyslu důležitý.Dokonce i primitivní zvířata ke složitým schopnostem učení a uvažování lidských bytostí závisí na elektrochemických procesech.Neurony používají elektrochemické procesy k přenosu informací prostřednictvím nervového systému, což umožňuje nervovému systému komunikovat se sebou samým a se zbytkem těla.Pro odeslání signálu vytvářejí chemické procesy v neuronu elektrický impuls, který je odesílán prodlouženou strukturou zvanou axon, dokud nedosáhne synapse, bod kontaktu mezi neuron a sousedními buňkami.V synapse způsobuje elektřina uvolňování chemikálií zvaných neurotransmitery, které přecházejí signalizovanou synapsí k buňce.Neurotransmitery se pak chemicky spojí se strukturami nazývanými receptory na cílové buňce a vyvolávají další biochemické procesy.Elektrické ryby mají specializované buňky nazývané elektrocyty.Transportní proteiny se vážou s pozitivním ionty draslíku a sodíku v buňce a odnášejí je a vytvářejí elektrický náboj v buňce.Když je tato elektřina potřebná, část nervového systému zvaného medulární příkazová jádro posílá elektrický impuls do jiných nervových buněk, což spustí uvolňování neurotransmiteru acetylcholinu.Neurotransmiterové se spojí s acetylcholinovými receptory elektrocytů, které spustí uvolňování elektrocytů.
Elektrické baterie používají elektrochemické procesy k ukládání a uvolňování elektřiny.Chemické reakce v elektrických buňkách tvořících baterii vytvářejí rozdíl mezi dvěma polovinami každé buňky a vytvářejí elektrický proud.Dobíjecí baterie vyrábějí elektřinu s chemickými reakcemi, které jsou reverzibilní, a tak je lze vrátit do své původní chemické konfigurace, pokud je elektřina aplikována z vnějšího zdroje.Reakce v nerechargovatelných bateriích nemají tuto kvalitu, i když obvykle produkují více elektrické energie, než může dobíjecí baterie poskytnout v jednom náboji.
V bateriích se používá řada různých chemických reakcí.Baterie niklu-kadmia, které se běžně používají ve světlech a domácích zařízeních, jsou založeny na samostatných reakcích kadmia a niklu s alkalinem, obvykle roztokem hydroxidu draselného (KOH) a vody.Hydridové baterie niklu jsou podobné, ale nahraďte kadmium intermetalickou sloučeninou vyrobenou z manganu, hliníku nebo kobaltu smíchaného s kovy vzácné zeminy, jako je praseodymium, lanthanum a cerium.Lithiové baterie mohou používat různé reakce zahrnující lithiové sloučeniny, s nejběžnějším typem s použitím oxidu manganského (MNO
2) a roztoku chloristanu lithia (liclo
4), dimethoxyethan (C 4 H 10 O 2 ) a propylen karbonát (C 4 H 6 O 3 ).Reakce v látce obsahující volné ionty, nazývané elektrolyt.Elektrolyt je buď roztaven nebo rozpuštěn v rozpouštědle a do něj jsou ponořeny dvě elektrody nazývané anoda a katoda.Když je mezi elektrodami použit elektrický potenciál, začne mezi nimi proudit elektřinu a každá elektroda začne přitahovat ionty opakem svého vlastního náboje.Ionty získávají nebo ztrácejí elektrony na elektrody, což způsobuje oxidaci molekul poblíž anody a redukci těch, kteří se blíží katodě.Elektrolýza se používá v mnoha oblastech průmyslových procesů, včetně metalurgie, produkce chemikálií, jako je chlorát draselný a (KCLO
3) kyselina trifluoroctová (C 2 HF 3 O 2 ), a vysoce extrakcereaktivní prvky, které se v přírodě nenacházejí v jejich elementární formě, jako je sodík a hořčík.