Az elektrokémia a kémia területe, amely az elektronok átvitelével és a kémiai energia elektromos energiává történő átalakításával járó reakciókat tanulmányozza.
Az elektrokémia a mindennapi életünkben használt számos eszköz, például akkumulátorok, mobiltelefonok, elemlámpák, számítógépek és számológépek gyártásához alkalmazható.
Oxidációs reakciók
Az elektrokémiában a vizsgált reakciók a redox. A veszteség és nyereség jellemzi őket elektronok. Ez azt jelenti elektrontranszfer egyik fajról a másikra.
Ahogy a neve is mutatja, a redox-reakciók két lépésben fordulnak elő:
- Oxidáció: Elektronvesztés. Az oxidációt okozó elemet oxidálószernek nevezzük.
- Csökkentés: Elektron nyereség. A redukciót okozó elemet redukálószernek nevezzük.
Ahhoz azonban, hogy tudjuk, ki nyer és ki veszít elektronokat, ismernie kell az elemek oxidációs számát. Lásd ezt a redox példát:
Zn (s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2g)
A cink elem (Zn2+) két elektron elvesztésével oxidálódik. Ugyanakkor a hidrogénion redukcióját okozta. Ezért ez a redukálószer.
A (H) ion+) elektronhoz jut, redukció alatt áll. Ennek eredményeként a cink oxidációját okozta. Ez az oxidálószer.
többet tudni Oxidáció.
Elemek és elektrolízis
Az elektrokémiai tanulmány elemeket és elektrolízist tartalmaz. A két folyamat közötti különbség az energia átalakulása.
- A sejt a kémiai energiát elektromos energiává alakítja, spontán módon.
- A az elektrolízis átalakítja az elektromos energiát kémiai energiává, tehát nem spontán.
többet tudni Energia.
Verem
A sejt, más néven elektrokémiai cella, egy olyan rendszer, ahol a redox-reakció lejátszódik. Két elektródából és egy elektrolitból áll, amelyek együtt termelnek elektromosság. Ha két vagy több elemet összekapcsolunk, akkor egy elem képződik.
Az elektróda az a szilárd vezető felület, amely lehetővé teszi az elektronok cseréjét.
- Az elektródot, amelyben oxidáció történik, anódnak nevezzük, amely az akkumulátor negatív pólusát képviseli.
- Az elektróda, amelyen a redukció történik, a katód, az akkumulátor pozitív pólusa.
Az elektronok az anódon szabadulnak fel, és egy vezetéket követve vezetnek a katódhoz, ahol a redukció bekövetkezik. Így az elektronok áramlása anódról katódra megy.
Az elektrolit vagy sóhíd az elektrolit oldat, amely elektronokat vezet, lehetővé téve azok keringését a rendszerben.
1836-ban John Fredric Daniell felépített egy rendszert, amely néven ismertté vált Daniell cölöpje. Fémes huzallal összekapcsolta két elektródát.
Az egyik elektróda egy fém cinklemezből állt, amelyet cink-szulfát vizes oldatába (ZnSO4), amely az anódot képviseli.
A másik elektróda egy fém rézlemezből (Cu) állt, amelyet réz-szulfát (CuSO) oldatába merítettek.4) képviselte a katódot.
A katódnál réz redukció következik be. Eközben az anódban a cink oxidációja megy végbe. A következő kémiai reakció szerint:
Katód: szamár2+(aq) + 2e- | → Cu0s
anód: Zn0s → Zn2(aq) + 2e-|
Általános egyenlet: Zn0+ s Cu2+(aq) | → Cu0(s) + Zn2+(aq) |
Az "|" a reagensek és a termékek közötti fáziskülönbségeket jelenti.
Elektrolízis
A elektrolízis ez a redox reakció, amely nem spontán módon következik be, amelyet a külső forrásból származó elektromos áram áthaladása okoz.
Az elektrolízis lehet magmás vagy vizes.
A magmás elektrolízis olyan, amelyet olvadt elektrolitból, azaz fúziós eljárással dolgoznak fel.
Vizes elektrolízis során ionizáló oldószerként vizet használunk. Vizes oldatban az elektrolízist inert elektródokkal vagy aktív (vagy reaktív) elektródokkal hajthatjuk végre.
alkalmazások
Az elektrokémia nagyon jelen van mindennapi életünkben. Néhány példa:
- Reakciók az emberi testben;
- Különféle elektronikai eszközök gyártása;
- Akkumulátorok töltése;
- Galvanizálás: vas és acél alkatrészek bevonata fém cinkkel;
- Különböző típusú alkalmazások a vegyiparban.
A fémekben lévő rozsda a fémvas (Fe) vaskationokká (Fe2+) levegő és víz jelenlétében. A rozsdát a fajtájának tekinthetjük elektrokémiai korrózió. A fémcink bevonata a galvanizálási eljárás révén megakadályozza a vas érintkezését a levegővel.
Feladatok
1. (FUVEST) - Az I és a II olyan reakcióegyenletek, amelyek spontán módon fordulnak elő a vízben, a jelzett értelemben, szokásos körülmények között.
ÉN. Fe + Pb2+ → Fe+2 + Pb
II. Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe
Az ilyen reakciókat önmagában vagy együtt elemezve elmondható, hogy standard körülmények között
a) az elektronok átkerülnek a Pb-ből2+ mert Fe.
b) spontán reakciónak kell bekövetkeznie Pb és Zn között2+.
c) Zn2+ jobb oxidálószer kell, mint a Fe2+ .
d) A Zn-nek spontán kell csökkentenie a Pb-t2+ hogy Pb.
e) Zn2+ jobb oxidálószer, mint a Pb2+.
d) A Zn-nek spontán kell csökkentenie a Pb-t2+ hogy Pb.
2. (Unip) A vas- vagy acéltárgyak többféleképpen is megvédhetők a korróziótól:
I) A felület fedése védőréteggel.
II) A tárgy érintkezésbe hozása egy aktívabb fémmel, például cinkkel.
III) A tárgy érintkezése kevésbé aktív fémmel, például rézzel.
Helyesek:
a) csak én.
b) csak a II.
c) csak a III.
d) csak az I. és a II.
e) csak az I. és a III
d) csak az I. és a II.
3. (Fuvest) A szupermarketekben általában előforduló halom negatív pólusát a cink külső bevonata alkotja. Az a félreakció, amely lehetővé teszi a cink negatív pólusként történő működését:
a) Zn+ + és- → Zn
b) Zn2+ + 2e- → Zn
c) Zn → Zn+ + és-
d) Zn → Zn2+ + 2e
e) Zn2+ + Zn → 2Zn+
d) Zn → Zn2+ + 2e
