Vad är en elektrokemisk process?
En elektrokemisk process är en kemisk reaktion som antingen orsakar eller orsakas av rörelse av elektrisk ström.Dessa processer är en typ av oxidationsreduktionsreaktion där en atom eller molekyl förlorar en elektron till en annan atom eller molekyl.Vid elektrokemiska reaktioner är atomerna eller molekylerna i reaktionen relativt långt ifrån varandra jämfört med andra reaktioner, vilket tvingar elektronerna som överförs för att resa ett större avstånd och därmed producera en elektrisk ström.Många naturfenomen är baserade på elektrokemiska processer, såsom korrosion av metaller, förmågan hos vissa havsvarelser att generera elektriska fält och arbetet i nervsystemen hos människor och andra djur.De spelar också en viktig roll i modern teknik, mest framträdande i lagring av elektrisk kraft i batterier, och den elektrokemiska processen som kallas elektrolys är viktig i modern industri.
Aktiviteterna i nervsystemen, från de enkla reaktionerna och instinktiva beteenden som finns i elektrolysTill och med primitiva djur till människors komplexa inlärning och resonemang beror på elektrokemiska processer.Neuroner använder elektrokemiska processer för att överföra information genom nervsystemet, vilket gör att nervsystemet kan kommunicera med sig själv och med resten av kroppen.För att skicka en signal genererar kemiska processer i neuron en elektrisk impuls som skickas genom en långsträckt struktur som kallas en axon tills den når synapsen, kontaktpunkten mellan neuron och angränsande celler.Vid synapsen orsakar elen frisättning av kemikalier som kallas neurotransmittorer, som korsar synapsen till cellen som signaleras.Neurotransmittorerna binds sedan kemiskt med strukturer som kallas receptorer på målcellen, som sätter upp ytterligare biokemiska processer inom den.
Förmågan hos fisk som elektriska ål, stargazers och torpedo -strålar för att producera elektriska fält är resultatet av en elektrokemisk process.Elektriska fiskar har specialiserade celler som kallas elektrocyter.Transportproteiner binder med positiva kalium- och natriumjoner i cellen och bär dem bort och bygger upp en elektrisk laddning i cellen.När denna elektricitet behövs skickar en del av nervsystemet som kallas Medullary Command -kärnan en elektrisk impuls till andra nervceller, vilket utlöser frisättningen av neurotransmitteren acetylkolin.Neurotransmitteren binds med acetylkolinreceptorerna för elektrocyterna, som utlöser frisättningen av elektrocyterladdningen.
Elektriska batterier använder elektrokemiska processer för att lagra och frigöra elektricitet.Kemiska reaktioner i de elektriska cellerna som utgör batteriet skapar en skillnad i laddning mellan de två halvorna av varje cell, vilket producerar elektrisk ström.Uppladdningsbara batterier producerar elektricitet med kemiska reaktioner som är reversibla och kan därför återföras till deras ursprungliga kemiska konfiguration om el appliceras från en extern källa.Reaktionerna i icke -rechargable -batterier har inte denna kvalitet, även om de vanligtvis producerar mer elektrisk kraft än ett laddningsbart batteri kan ge i en enda laddning.
En mängd olika kemiska reaktioner används i batterier.Nickel-kadmiumbatterier, som vanligtvis används i ljus och hushållsapparater, är baserade på separata reaktioner av kadmium och nickel med en alkalisk, vanligtvis en lösning av kaliumhydroxid (KOH) och vatten.Nickel-metallhydridbatterier är liknande, men ersätter kadmium med en intermetallisk förening tillverkad av mangan, aluminium eller kobolt blandat med sällsynta jordartsmetaller såsom prasodym, lantan och cerium.Litiumbatterier kan använda olika reaktioner som involverar litiumföreningar, med den vanligaste typen med mangandioxid (MnO 2 ) och en lösning av litiumperklorat (LiClo 4 ), DImetoxietan (C 4 H 10 O 2 ) och propylenkarbonat (C 4 H 6 O 3 ).
Elektrolys är en elektrokemisk process där elektrisk ström används för att utlösa kemisk kemiskReaktioner i ett ämne som innehåller fria joner, kallad en elektrolyt.Elektrolyten är antingen smält eller upplöst i ett lösningsmedel, och två elektroder, kallad anod och katod, är nedsänkta i den.När en elektrisk potential appliceras mellan elektroderna börjar elen flyta mellan dem, och varje elektrod börjar locka joner med motsatsen till sin egen laddning.Jonerna får eller förlorar elektroner till elektroderna, vilket orsakar oxidation av molekyler nära anoden och reduktion av de nära katoden.Elektrolys används i många områden med industriella processer, inklusive metallurgi, produktion av kemikalier såsom kaliumklorat och (KClO 3 ) trifluorättiksyra (C 2 hf 3 O 2 ), och extraktionen av mycket mycketReaktiva element som inte finns i deras elementära form i naturen, till exempel natrium och magnesium.