Co to jest proces elektrochemiczny?

Proces elektrochemiczny jest reakcją chemiczną, która powoduje lub jest spowodowana ruchem prądu elektrycznego.Procesy te są rodzajem reakcji ograniczania utleniania, w której jeden atom lub cząsteczka traci elektron z innym atomem lub cząsteczką.W reakcjach elektrochemicznych atomy lub cząsteczki w reakcji są stosunkowo dalekie od siebie w porównaniu z innymi reakcjami, zmuszając elektrony przenoszone do przebywania w większej odległości, a tym samym wytwarzające prąd elektryczny.Wiele zjawisk naturalnych opiera się na procesach elektrochemicznych, takich jak korozja metali, zdolność niektórych stworzeń morskich do generowania pól elektrycznych oraz działania układów nerwowych ludzi i innych zwierząt.Odgrywają również ważną rolę we współczesnej technologii, najwyraźniej w magazynowaniu energii elektrycznej w akumulatorach, a proces elektrochemiczny zwany elektrolizą jest ważny we współczesnym przemyśle.

Aktywność układów nerwowych, z prostych reakcji i zachowań instynktownych znalezionych wNawet prymitywne zwierzęta na złożone zdolności uczenia się i rozumowania ludzi zależą od procesów elektrochemicznych.Neurony używają procesów elektrochemicznych do przekazywania informacji przez układ nerwowy, umożliwiając układ nerwowy komunikowanie się ze sobą i z resztą ciała.Aby wysłać sygnał, procesy chemiczne w neuronie generują impuls elektryczny, który jest wysyłany przez wydłużoną strukturę zwaną aksonem, dopóki nie osiągnie synapsy, punkt kontaktu między neuronem a sąsiednimi komórkami.Przy synapsie energia elektryczna powoduje uwalnianie chemikaliów zwanych neuroprzekaźnikami, które przekraczają synaps z sygnalizowaną komórką.Neuroprzekaźniki następnie chemicznie wiążą się ze strukturami zwanymi receptorami na komórce docelowej, uruchamiając w nim dalsze procesy biochemiczne.

Zdolność ryb, takich jak węgorze elektryczne, gwiazdy i promienie torpedowe do wytwarzania pól elektrycznych, jest wynikiem procesu elektrochemicznego.Ryby elektryczne posiadają wyspecjalizowane komórki zwane elektrocytami.Białka transportowe wiążą się z dodatnimi jonami potasu i sodu w komórce i przenoszą je, budując ładunek elektryczny w komórce.Gdy potrzebna jest ta energia elektryczna, część układu nerwowego zwanego jądrem dowodzenia rdzenia wysyła impuls elektryczny do innych komórek nerwowych, co wyzwala uwalnianie neuroprzekaźnika acetylocholiny.Neuroprzekaźnik wiąże się z receptorami acetylocholiny elektrocytów, co wyzwala uwalnianie ładunku elektrocytów.

Baterie elektryczne wykorzystują procesy elektrochemiczne do przechowywania i uwalniania energii elektrycznej.Reakcje chemiczne w ogniwach elektrycznych tworzących akumulator powodują różnicę między dwiema połówkami każdej komórki, wytwarzając prąd elektryczny.Baterie do ładowania wytwarzają energię elektryczną z reakcjami chemicznymi, które są odwracalne, a zatem można je zwrócić do ich pierwotnej konfiguracji chemicznej, jeśli elektryczność jest zastosowana z zewnętrznego źródła.Reakcje w bateriach niezarystawialnych nie mają takiej jakości, chociaż zwykle wytwarzają więcej energii elektrycznej, niż akumulator może zapewnić jedno ładowanie.

Różne różne reakcje chemiczne stosuje się w akumulatorach.Akumulatory niklu-kadm, które są powszechnie stosowane w światłach i urządzeniach gospodarstwa domowego, oparte są na oddzielnych reakcjach kadmu i niklu z alkalicznym, zwykle roztworem wodorotlenku potasu (KOH) i wody.Akumulatory wodorków niklu-metalu są podobne, ale zastępują kadm międzymetaliczny związek wykonany z manganu, aluminium lub kobaltu zmieszanego z metali ziem rzadkich, takich jak PraseodyM, Lantanum i Cerium.Akumulatory litowe mogą stosować różne reakcje związane z związkami litowymi, z najczęstszym typem przy użyciu dwutlenku manganu (MNO ₂ ) i roztworu litowego nadchloratu (Liclo ₄ ), D.Imetoksyetan (C ₄ H ₁₀ O ₂ ) i węglan propylenowy (C ₄ H ₆ O ₃ ).

Elektroliza jest procesem elektrochemicznym, w którym prąd elektryczny jest wykorzystywany do uruchomienia chemicznego chemicznegoReakcje w substancji zawierającej wolne jony, zwane elektrolitem.Elektrolit jest stopiony lub rozpuszczony w rozpuszczalniku, a dwie elektrody, zwane anodą i katodą, są w nim zanurzone.Gdy między elektrodami stosuje się potencjał elektryczny, energia elektryczna zaczyna przepływać między nimi, a każda elektroda zaczyna przyciągać jony przeciwne do własnego ładunku.Jony zyskują lub tracą elektrony na elektrodach, powodując utlenianie cząsteczek w pobliżu anody i redukcja osób w pobliżu katody.Elektroliza stosuje się w wielu obszarach procesów przemysłowych, w tym w metalurgii, produkcji chemikaliów, takich jak chloran potasu i (KCLO ₃ ) kwas trifluorooctowy (C ₂ HF ₃ O ₂ ) oraz ekstrakcja silnegoElementy reaktywne, których nie można znaleźć w ich postaci elementarnej w naturze, takich jak sód i magnez.