Elektrochemija yra chemijos sritis, tirianti reakcijas, kurios apima elektronų perdavimą ir cheminės energijos konversiją į elektros energiją.
Elektrochemija taikoma gaminant daugelį kasdieniame gyvenime naudojamų prietaisų, tokių kaip baterijos, mobilieji telefonai, žibintuvėliai, kompiuteriai ir skaičiuotuvai.
Oksidacijos reakcijos
Elektrochemijoje tiriamos tokios reakcijos kaip redoksas. Jiems būdingas praradimas ir įgijimas elektronai. Tai reiškia elektronų perdavimas iš vienos rūšies į kitą.
Kaip rodo jo pavadinimas, redoksinės reakcijos vyksta dviem etapais:
- Oksidacija: Elektronų praradimas. Elementas, sukeliantis oksidaciją, vadinamas oksidatoriumi.
- Redukcija: Elektronų padidėjimas. Elementas, sukeliantis redukciją, vadinamas reduktoriumi.
Tačiau norint žinoti, kas gauna ir kas praranda elektronus, turite žinoti elementų oksidacijos skaičius. Žr. Šį redokso pavyzdį:
Zn (s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2g)
Cinko elementas (Zn2+) oksiduojamas praradus du elektronus. Tuo pačiu metu jis sumažino vandenilio joną. Vadinasi, tai yra reduktorius.
(H) jonas+) įgyja elektroną, patiria redukciją. Dėl to jis sukėlė cinko oksidaciją. Tai oksidatorius.
žinoti daugiau apie Oksidacija.
Baterijos ir elektrolizė
Elektrochemijos tyrimas apima baterijas ir elektrolizę. Dviejų procesų skirtumas yra energijos transformacija.
- ląstelė cheminę energiją paverčia elektros energija, spontaniškai.
- elektrolizė paverčia elektros energiją chemine, taigi ne spontaniškai.
žinoti daugiau apie Energija.
Šūsniai
Ląstelė, dar vadinama elektrocheminiu elementu, yra sistema, kurioje vyksta redokso reakcija. Jį sudaro du elektrodai ir elektrolitas, kurie kartu gamina elektros. Jei sujungsime dvi ar daugiau baterijų, susidaro baterija.
Elektrodas yra kietas laidus paviršius, leidžiantis keistis elektronais.
- Elektrodas, kuriame vyksta oksidacija, vadinamas anodu, kuris rodo neigiamą akumuliatoriaus polių.
- Elektrodas, ant kurio vyksta redukcija, yra katodas, teigiamas akumuliatoriaus polius.
Elektronai išsiskiria anode ir eina laidžiu laidu į katodą, kur vyksta redukcija. Taigi elektronų srautas eina iš anodo į katodą.
Elektrolito arba druskos tiltas yra elektrolito tirpalas, kuris praleidžia elektronus, leidžiant jiems cirkuliuoti sistemoje.
1836 m. Johnas Fredricas Daniellas sukūrė sistemą, kuri tapo žinoma kaip Daniell Pile. Jis sujungė du elektrodus metaline viela.
Vieną elektrodą sudarė metalinė cinko plokštė, panardinta į vandeninį cinko sulfato tirpalą (ZnSO4), atstovaujantis anodui.
Kitą elektrodą sudarė metalinė vario plokštė (Cu), panardinta į vario sulfato (CuSO) tirpalą.4), atstovavo katodą.
Katode vyksta vario redukcija. Tuo tarpu anode vyksta cinko oksidacija. Pagal šią cheminę reakciją:
Katodas: asilas2+(aq) + 2e- | → Cu0(-os) |
anodas: Zn0(-os) | → Zn2(aq) + 2e-|
Bendroji lygtis: Zn0(s) + Cu2+(aq) | → Cu0(s) + Zn2+(aq) |
"|" rodo reagentų ir produktų fazių skirtumus.
Elektrolizė
elektrolizė tai oksidacijos-redukcijos reakcija, kuri vyksta spontaniškai, kurią sukelia praeinanti elektros srovė iš išorinio šaltinio.
Elektrolizė gali būti magminė arba vandeninė.
Magminė elektrolizė yra tokia, kuri yra apdorojama iš išlydyto elektrolito, tai yra sulydymo proceso metu.
Vandeninėje elektrolizėje naudojamas jonizuojantis tirpiklis yra vanduo. Vandeniniame tirpale elektrolizę galima atlikti naudojant inertinius elektrodus arba aktyviuosius (arba reaktyviuosius) elektrodus.
programos
Elektrochemija yra labai įprasta mūsų kasdieniniame gyvenime. Keletas pavyzdžių:
- Reakcijos žmogaus kūne;
- Įvairių elektroninių prietaisų gamyba;
- Akumuliatorių įkrovimas;
- Galvaninis dengimas: geležinių ir plieninių dalių padengimas metaliniu cinku;
- Įvairių rūšių panaudojimas chemijos pramonėje.
Metaluose esančios rūdys susidaro oksiduojant metalinę geležį (Fe) į geležies katijoną (Fe2+) esant orui ir vandeniui. Rūdis galime laikyti tam tikra rūšimi elektrocheminė korozija. Dengimas metaliniu cinku galvanizavimo būdu apsaugo geležį nuo kontakto su oru.
Pratimai
1. (FUVEST) - I ir II yra reakcijų, kurios savaime įvyksta vandenyje, ta prasme, kaip nurodyta, standartinėmis sąlygomis.
Aš Fe + Pb2+ → Fe+2 + Pb
II. Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe
Analizuojant tokias reakcijas atskirai arba kartu, galima sakyti, kad standartinėmis sąlygomis
a) elektronai perkeliami iš Pb2+ už Fe.
b) tarp Pb ir Zn turi įvykti savaiminė reakcija2+.
c) Zn2+ turi būti geresnis oksidatorius nei Fe2+ .
d) Zn turi savaime sumažinti Pb2+ į Pb.
e) Zn2+ turi būti geresnis oksidatorius nei Pb2+.
d) Zn turi savaime sumažinti Pb2+ į Pb.
2. (Unip) Geležies ar plieno daiktus nuo korozijos galima apsaugoti keliais būdais:
I) Paviršiaus padengimas apsauginiu sluoksniu.
II) Objekto sąlytis su aktyvesniu metalu, pavyzdžiui, cinku.
III) Objekto sąlytis su mažiau aktyviu metalu, pavyzdžiui, variu.
Yra teisingi:
a) tik aš.
b) tik II.
c) tik III.
d) tik I ir II.
e) tik I ir III
d) tik I ir II.
3. (Fuvest) Paprastai tokio tipo krūvoje, esančioje prekybos centruose, neigiamą polių sudaro išorinė cinko danga. Pusiau reakcija, leidžianti cinkui veikti kaip neigiamas polius, yra:
a) Zn+ + ir- → Zn
b) Zn2+ + 2e- → Zn
c) Zn → Zn+ + ir-
d) Zn → Zn2+ + 2e
e) Zn2+ + Zn → 2Zn+
d) Zn → Zn2+ + 2e
