Cos'è un processo elettrochimico?

Un processo elettrochimico è una reazione chimica che causa o è causata dal movimento della corrente elettrica.Questi processi sono un tipo di reazione di riduzione dell'ossidazione in cui un atomo o una molecola perde un elettrone contro un altro atomo o molecola.Nelle reazioni elettrochimiche, gli atomi o le molecole nella reazione sono relativamente lontani l'uno dall'altro rispetto ad altre reazioni, costringendo gli elettroni trasferiti a percorrere una distanza maggiore e quindi produrre una corrente elettrica.Molti fenomeni naturali si basano su processi elettrochimici, come la corrosione dei metalli, la capacità di alcune creature marine di generare campi elettrici e il funzionamento dei sistemi nervosi di umani e altri animali.Svolgono anche un ruolo importante nella tecnologia moderna, in modo più importante nella conservazione dell'energia elettrica nelle batterie, e il processo elettrochimico chiamato elettrolisi è importante nell'industria moderna.

Le attività dei sistemi nervosi, dalle reazioni semplici e dai comportamenti istintivi.Anche gli animali primitivi alle complesse capacità di apprendimento e ragionamento degli esseri umani, dipendono dai processi elettrochimici.I neuroni usano processi elettrochimici per trasmettere informazioni attraverso il sistema nervoso, consentendo al sistema nervoso di comunicare con se stesso e con il resto del corpo.Per inviare un segnale, i processi chimici nel neurone generano un impulso elettrico che viene inviato attraverso una struttura allungata chiamata assone fino a raggiungere la sinapsi, il punto di contatto tra il neurone e le cellule vicine.Nella sinapsi, l'elettricità provoca il rilascio di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori, che attraversano la sinapsi alla cella da segnalare.I neurotrasmettitori si legano quindi chimicamente con le strutture chiamate recettori sulla cellula bersaglio, scatenando ulteriori processi biochimici al suo interno.

La capacità di pesci come anguille elettriche, stargazer e raggi siluri per produrre campi elettrici è il risultato di un processo elettrochimico.I pesci elettrici possiedono celle specializzate chiamate elettrociti.Le proteine di trasporto si legano con ioni positivi di potassio e sodio nella cellula e le portano via, costruendo una carica elettrica nella cellula.Quando è necessaria questa elettricità, una parte del sistema nervoso chiamato nucleo del comando midollare invia un impulso elettrico ad altre cellule nervose, che innesca il rilascio della acetilcolina neurotrasmettitore.Il neurotrasmettitore si lega ai recettori dell'acetilcolina degli elettrociti, che innesca il rilascio della carica degli elettrociti.

Le batterie elettriche utilizzano processi elettrochimici per conservare e rilasciare elettricità.Le reazioni chimiche all'interno delle celle elettriche che compongono la batteria creano una differenza tra le due metà di ciascuna cella, producendo corrente elettrica.Le batterie ricaricabili producono elettricità con reazioni chimiche che sono reversibili e quindi possono essere restituite alla loro configurazione chimica originale se l'elettricità viene applicata da una sorgente esterna.Le reazioni nelle batterie non stathe -statunitensi non hanno questa qualità, sebbene di solito producano più energia elettrica di quanto una batteria ricaricabile possa fornire in una singola carica.

Una varietà di reazioni chimiche diverse vengono utilizzate nelle batterie.Le batterie a nichel-cadmio, che sono comunemente usate nelle luci e negli elettrodomestici, si basano su reazioni separate di cadmio e nichel con un alcalino, di solito una soluzione di idrossido di potassio (KOH) e acqua.Le batterie a idruro di nichel-metallo sono simili, ma sostituiscono il cadmio con un composto intermetallico a base di manganese, alluminio o cobalto miscelato con metalli di terre rare come praseodiemio, lanthanum e cerio.Le batterie al litio possono utilizzare una varietà di reazioni che coinvolgono composti di litio, con il tipo più comune usando il biossido di manganese (MNO ₂ ) e una soluzione di perclorato di litio (liclo ₄ ), dimetossietano (c ₄ h ₁₀ o ₂ ) e carbonato di propilene (C ₄ h ₆ o ₃ ). L'elettrolisi è un processo elettrochimico in cui la corrente elettrica viene utilizzata per innescare chimica chimicaReazioni in una sostanza contenente ioni liberi, chiamati elettrolita.L'elettrolita viene sciolto o sciolto in un solvente e due elettrodi, chiamati anodo e catodo, sono immersi in esso.Quando viene applicato un potenziale elettrico tra gli elettrodi, l'elettricità inizia a fluire tra di loro e ogni elettrodo inizia ad attirare ioni con il contrario della propria carica.Gli ioni guadagnano o perdono elettroni contro gli elettrodi, causando ossidazione delle molecole vicino all'anodo e riduzione di quelli vicino al catodo.L'elettrolisi viene utilizzata in molte aree dei processi industriali, tra cui la metallurgia, la produzione di sostanze chimiche come il clorato di potassio e (KCLO

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) acido trifluoroacetico (C ₂ HF ₃ o ₂ ) e l'estrazione di altamenteelementi reattivi che non si trovano nella loro forma elementare in natura, come sodio e magnesio.