Електрохемија је подручје хемије које проучава реакције које укључују пренос електрона и међусобно претварање хемијске енергије у електричну енергију.
Електрохемија се примењује за производњу многих уређаја који се користе у нашем свакодневном животу, као што су батерије, мобители, батеријске лампе, рачунари и калкулатори.
Реакције оксидације
У електрохемији су проучаване реакције редокс. Карактерише их губитак и добитак од електрони. То значи да пренос електрона од једне врсте до друге.
Као што му само име говори, редокс реакције се јављају у два корака:
- Оксидација: Губитак електрона. Елемент који изазива оксидацију назива се оксидационо средство.
- Смањење: Пораст електрона. Елемент који узрокује редукцију назива се редукционо средство.
Међутим, да бисте знали ко добија, а ко губи електроне, морате знати оксидационе бројеве елемената. Погледајте овај редокс пример:
Зн (с) + 2Х+(ак) → Зн2+(вод.) + Х.2(г)
Елемент цинка (Зн2+) оксидује губљењем два електрона. Истовремено је изазвао смањење јона водоника. Дакле, то је редукционо средство.
Јон (Х)+) добија електрон, подвргавајући се редукцији. Као резултат, изазвао је оксидацију цинка. То је оксидационо средство.
знати више о Оксидација.
Батерије и електролиза
Студиј електрохемије обухвата батерије и електролизу. Разлика између два процеса је трансформација енергије.
- ТХЕ ћелија хемијску енергију претвара у електричну, спонтано.
- ТХЕ електролиза претвара електричну енергију у хемијску, дакле не спонтано.
знати више о Енергија.
Стацкс
Ћелија, која се назива и електрохемијска ћелија, је систем у коме се одвија редокс реакција. Састоји се од две електроде и електролита, који заједно производе електрична енергија. Ако спојимо две или више батерија заједно, формира се батерија.
Електрода је чврста проводљива површина која омогућава размену електрона.
- Електрода у којој долази до оксидације назива се анода, која представља негативни пол батерије.
- Електрода на којој се одвија редукција је катода, позитивни пол батерије.
Електрони се ослобађају на аноди и прате проводну жицу до катоде, где долази до редукције. Дакле, проток електрона иде од аноде до катоде.
Мост електролита или соли је раствор електролита који проводи електроне, омогућавајући њихову циркулацију у систему.
Јохн Фредриц Даниелл је 1836. године изградио систем који је постао познат као Даниелл Пиле. Повезао је, металном жицом, две електроде.
Једна електрода се састојала од металне плочице цинка, уроњене у водени раствор цинковог сулфата (ЗнСО4), представљајући аноду.
Друга електрода се састојала од металне бакарне плоче (Цу), уроњене у раствор бакар сулфата (ЦуСО4), представљала је катоду.
На катоди долази до редукције бакра. У међувремену, у аноди се одвија оксидација цинка. Према следећој хемијској реакцији:
Катода: асс2+(ак) + 2е- |. | → Цу0(с) |
анода: Зн0(с) | → Зн2(ак) + 2е-|
Општа једначина: Зн0(с) + Цу2+(вод.) | → Цу0(с) + Зн2+(вод.) |
"|" представља фазне разлике између реактаната и производа.
Електролиза
ТХЕ електролиза то је реакција редукције оксидације која се јавља на неспонтани начин, узрокована проласком електричне струје која долази из спољног извора.
Електролиза може бити магматска или водена.
Магматска електролиза је она која се прерађује из растопљеног електролита, односно поступком фузије.
При воденој електролизи, јонизујући растварач је вода. У воденом раствору се електролиза може изводити са инертним електродама или активним (или реактивним) електродама.
апликације
Електрохемија је веома присутна у нашем свакодневном животу. Неки примери су:
- Реакције у људском телу;
- Производња разних електронских уређаја;
- Пуњење батерија;
- Галванизација: премазивање делова од гвожђа и челика металним цинком;
- Разне врсте примене у хемијској индустрији.
Рђа у металима настаје оксидацијом металног гвожђа (Фе) у катион гвожђа (Фе2+) када је у присуству ваздуха и воде. Рђу можемо сматрати врстом електрохемијска корозија. Премаз металним цинком, поступком галванизације спречава гвожђе да дође у контакт са ваздухом.
Вежбе
1. (ФУВЕСТ) - И и ИИ су једначине реакција које се спонтано јављају у води, у наведеном смислу, под стандардним условима.
И. Фе + Пб2+ → Фе+2 + Пб
ИИ. Зн + Фе2+ → Зн2+ + Фе
Анализирајући такве реакције, саме или заједно, може се рећи да, под стандардним условима,
а) електрони се преносе из Пб2+ за Фе.
б) између Пб и Зн мора доћи до спонтане реакције2+.
ц) Зн2+ мора бити бољи оксиданс од Фе2+ .
д) Зн мора спонтано да смањи Пб2+ до Пб.
е) Зн2+ мора бити бољи оксиданс од Пб2+.
д) Зн мора спонтано да смањи Пб2+ до Пб.
2. (Унип) Предмети од гвожђа или челика могу се заштитити од корозије на неколико начина:
И) Покривање површине заштитним слојем.
ИИ) Довођење предмета у контакт са активнијим металом као што је цинк.
ИИИ) Довођење предмета у контакт са мање активним металом као што је бакар.
Је тачно:
а) само И.
б) само ИИ.
в) само ИИИ.
г) само И и ИИ.
д) само И и ИИИ
г) само И и ИИ.
3. (Фувест) На гомили типа који се обично налази у супермаркетима, негативни пол чини спољна облога цинка. Полуреакција која омогућава цинку да функционише као негативни пол је:
а) Зн+ + и- → Зн
б) Зн2+ + 2е- → Зн
в) Зн → Зн+ + и-
г) Зн → Зн2+ + 2е
е) Зн2+ + Зн → 2Зн+
г) Зн → Зн2+ + 2е
