Qu'est-ce qu'un processus électrochimique?
Un processus électrochimique est une réaction chimique qui provoque ou est causée par le mouvement du courant électrique.Ces processus sont un type de réaction d'oxydation-réduction dans laquelle un atome ou une molécule perd un électron à un autre atome ou molécule.Dans les réactions électrochimiques, les atomes ou les molécules de la réaction sont relativement éloignés les uns des autres par rapport aux autres réactions, forçant les électrons transférés pour parcourir une plus grande distance et produire ainsi un courant électrique.De nombreux phénomènes naturels sont basés sur des processus électrochimiques, tels que la corrosion des métaux, la capacité de certaines créatures marines à générer des champs électriques et le fonctionnement des systèmes nerveux des humains et d'autres animaux.Ils jouent également un rôle important dans la technologie moderne, le plus important dans le stockage de l'énergie électrique dans les batteries, et le processus électrochimique appelé électrolyse est important dans l'industrie moderne.
Les activités des systèmes nerveux, à partir des réactions simples et des comportements instinctifs trouvés dansMême les animaux primitifs aux capacités d'apprentissage et de raisonnement complexes des êtres humains dépendent des processus électrochimiques.Les neurones utilisent des processus électrochimiques pour transmettre des informations à travers le système nerveux, permettant au système nerveux de communiquer avec lui-même et avec le reste du corps.Pour envoyer un signal, les processus chimiques dans le neurone génèrent une impulsion électrique envoyée par une structure allongée appelée axone jusqu'à ce qu'elle atteigne la synapse, le point de contact entre le neurone et les cellules voisines.À la synapse, l'électricité provoque la libération de produits chimiques appelés neurotransmetteurs, qui traversent la synapse vers la cellule signalée.Les neurotransmetteurs se lient ensuite chimiquement avec des structures appelées récepteurs sur la cellule cible, en déclenchant d'autres processus biochimiques à l'intérieur.
La capacité des poissons tels que les anguilles électriques, les étoiles et les rayons torpilleurs à produire des champs électriques est le résultat d'un processus électrochimique.Les poissons électriques possèdent des cellules spécialisées appelées électrocytes.Les protéines de transport se lient à des ions de potassium et de sodium positifs dans la cellule et les emporter, créant une charge électrique dans la cellule.Lorsque cette électricité est nécessaire, une partie du système nerveux appelé le noyau de commande médullaire envoie une impulsion électrique à d'autres cellules nerveuses, ce qui déclenche la libération du neurotransmetteur acétylcholine.Le neurotransmetteur se lie aux récepteurs de l'acétylcholine des électrocytes, qui déclenche la libération de la charge électrocytes.
Les batteries électriques utilisent des processus électrochimiques pour stocker et libérer l'électricité.Les réactions chimiques dans les cellules électriques composant la batterie créent une différence en charge entre les deux moitiés de chaque cellule, produisant un courant électrique.Les batteries rechargeables produisent de l'électricité avec des réactions chimiques réversibles, et peuvent donc être renvoyées à leur configuration chimique d'origine si l'électricité est appliquée à partir d'une source extérieure.Les réactions dans les batteries non recommandables n'ont pas cette qualité, bien qu'elles produisent généralement plus d'énergie électrique qu'une batterie rechargeable ne peut fournir en une seule charge.
Une variété de réactions chimiques différentes sont utilisées dans les batteries.Les batteries au nickel-cadmium, couramment utilisées dans les lumières et les appareils électroménagers, sont basées sur des réactions distinctes de cadmium et de nickel avec un alcalin, généralement une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) et de l'eau.Les batteries d'hydrure de nickel-métal sont similaires, mais remplacent le cadmium par un composé intermétallique en manganèse, en aluminium ou en cobalt mélangé à des métaux de terres rares tels que le praséodyme, le lanthane et le cérium.Les batteries au lithium peuvent utiliser une variété de réactions impliquant des composés de lithium, avec le type le plus courant utilisant du dioxyde de manganèse (MNO 2 ) et une solution de perchlorate de lithium (LICLO 4 ), Diméthoxyéthane (C 4 H 10 O 2 ), et carbonate de propylène (C 4 H 6 O 3 ).
L'électrolyse est un processus électrochimique dans lequel le courant électrique est utilisé pour déclencher des produits chimiquesRéactions dans une substance contenant des ions libres, appelés électrolyte.L'électrolyte est fondu ou dissous dans un solvant, et deux électrodes, appelées anode et cathode, y sont immergées.Lorsqu'un potentiel électrique est appliqué entre les électrodes, l'électricité commence à s'écouler entre elles et chaque électrode commence à attirer des ions avec le contraire de sa propre charge.Les ions gagnent ou perdent des électrons dans les électrodes, provoquant une oxydation des molécules près de l'anode et une réduction de celles près de la cathode.L'électrolyse est utilisée dans de nombreux domaines des processus industriels, notamment la métallurgie, la production de produits chimiques tels que le chlorate de potassium et (Kclo 3 ) de l'acide trifluoroacétique (C 2 Hf 3 O 2 ), et l'extraction de hautementÉléments réactifs qui ne sont pas trouvés dans leur forme élémentaire dans la nature, comme le sodium et le magnésium.