Az elektrokémia a kémiai tudomány azon ága , amely rendszereket és fázishatárokat vesz figyelembe, amikor elektromos áram folyik át rajtuk , a vezetőkben , az elektródákon ( fémekből vagy félvezetőkből , beleértve a grafitot is ) és az ionos vezetőkben ( elektrolitok ) zajló folyamatokat tanulmányozzák. Az elektrokémia a térben elválasztott elektródákon végbemenő oxidációs és redukciós folyamatokat, az ionok és elektronok átvitelét vizsgálja . Az elektrokémia nem veszi figyelembe a közvetlen töltésátvitelt molekuláról molekulára .
A 16. század az elektromosság tanulmányozásának kezdetét jelenti. William Gilbert angol tudós 17 éve foglalkozik a mágnesességgel és bizonyos mértékig az elektromossággal. Kutatásai óriási hatással voltak a mágnesességgel és az elektromossággal kapcsolatos ismeretek fejlődésére. A mágnesesség atyjaként vált ismertté.
1663-ban Otto von Guericke német fizikus megalkotta az első olyan elektromos generátort, amely súrlódás révén statikus elektromosságot állít elő. A generátor egy üveggolyó volt, melynek markolata vastag kénréteggel borított. A labdát kézzel pörgették, és az ujjbegyekhez dörzsölve elektromos szikra keletkezett. A feltöltött labdát elektromossággal végzett kísérletekben használták.
A 18. század közepén Charles Francois Dufay francia fizikus (Charles François de Cisternay du Fay) arra a következtetésre jutott, hogy kétféle statikus elektromosság létezik. Azt a véleményét fejezi ki, hogy az elektromosság két "folyadékból" áll : pozitív és negatív. Ezzel az elmélettel ellentétben B. Franklin azt sugallja, hogy a statikus elektromosság egy "folyadékból" áll, és a töltést egy ilyen folyadék feleslegével vagy hiányával magyarázzák.
1781- ben Charles Augustin Coulomb (Charles-Augustin de Coulomb) kifejti a "Coulomb-törvényt" , amely leírja a töltött testek kölcsönhatását.
Az elektrokémia fejlődéséhez nagy lendületet adtak Luigi Galvani olasz anatómus és fiziológus 1771-ben végzett kísérletei egy feldarabolt béka izomzatával. Galvani felfedezte, hogy ha két különböző fémet, amelyeket egy vezető köt össze az izmokhoz, a béka izmai összehúzódnak. 1791-ben című munkája jelenik meg „De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius” („Transzátum az elektromosság erőiről az izommozgásban”) címmel, amelyben Galvani az „állati elektromosság” létezéséről beszél, amely akkor aktiválódik az izmokban és az idegekben, ha két fémeket alkalmaznak rájuk . Ez a mű szenzációvá vált. Úgy vélte, hogy ez az új erő az elektromosság egy formája az elektromos angolna által kiváltott villámcsapások által előidézett „természetes” forma és a súrlódás által előidézett „természetellenes” forma (statikus elektromosság) mellett. Úgy gondolják, hogy Galvani munkáiban először merül fel feltételezés a kémiai reakciók és az elektromosság közötti kapcsolatról. 1791-et az elektrokémia "születésnapjának" tartják. Sok tudós elfogadta Galvani elméletét, de A. Volta (Alessandro Volta) ellenezte. Volta úgy véli, hogy az izmok csak az elektromos áram vezetői, de nem azok forrásai. Ezután Galvani bemutat egy kísérletet, amelyben az izmok összehúzódtak, amikor egy fémet alkalmaztak rájuk, valamint fém nélkül - amikor a combideg az izomhoz csatlakozott. A. Volta 8 éve tanulmányozza az angolnák és ráják elektromos áramot termelő szerveit. Kutatásának eredményeként 1799-ben gyártották az első kémiai áramforrást, a "voltaikus oszlopot" . Rendkívül fontos (jóval a generátorok megjelenése előtt ) elektromos áramforrás volt, amely számos felfedezés, különösen az 1808-1809 közötti első gyártáshoz hozzájárult. Humphry Davy angol tudós (Humphry Davy) olyan fémek tiszta formájában, mint a nátrium , kálium , bárium , stroncium , kalcium és magnézium .
A XVIII. század végén. Wilhelm Ritter német fizikus (Johann Wilhelm Ritter) megírja a "Galvanizmus" című cikket, és létrehoz egy egyszerű akkumulátort . W. Nicholson közreműködésével a vizet elektrolízissel hidrogénre és oxigénre bontják . Röviddel ezután W. Ritter kifejleszti a galvanizálási eljárást . Megjegyzi, hogy a lerakódott fém mennyisége, valamint a képződött oxigén mennyisége az elektródák közötti távolságtól függ. 1801-re Ritter megfigyeli a termoelektromos áramot, és Thomas Seebeckre (Thomas Johann Seebeck) bízza tanulmányozását .
1820-ban H. K. Oersted felfedezte az elektromos áram mágneses hatását, ami mérföldkőnek számított. André -Marie Ampère megismétli Oersted kísérletét, és matematikailag leírja.
1821-ben T. Seebeck német-észt fizikus két különböző fém találkozási pontjában termoelektromos potenciál megjelenését mutatja be , ezen a ponton hőmérséklet-különbség jelenlétében.
1827-ben Ohm német tudós ( Ohm, Georg Simon) bemutatja törvényét a híres Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet" (galvanikus áramkör, matematikai feldolgozás) című könyvében, és teljes mértékben leírja az elektromosság elméletét.
1832-ben a híres angol fizikus, Michael Faraday felfedezte az elektrolízis törvényeit, és olyan fogalmakat vezetett be, mint elektród , elektrolit , anód , katód , anion , kation .
1836-ban D. Daniel elsődleges áramforrást hoz létre. Daniel a polarizáció problémájával foglalkozik. 1839-ben William Robert Grove (Grove) angol fizikus megalkotta az első üzemanyagcellát . 1866-ban a francia Georges Leclanché szabadalmaztat egy új elemet - a cink-szén galvánelemet .
Svante August Arrhenius 1884-ben publikálta „Recherches sur la leaderibilité galvanique des électrolytesc” (Az elektrolitok galvanikus vezetőképességének kutatása) című disszertációját. Azt mondja, hogy az elektrolitok feloldódnak pozitív és negatív ionokra.
1886-ban Paul Louis Toussaint (Paul Héroult) és Charles Hall (Charles M. Hall) egyidejűleg és egymástól függetlenül ipari módszert dolgozott ki az alumínium elektrolízissel történő előállítására Faraday törvényei alapján .
1894-ben Friedrich Ostwald fontos kutatást végez a szerves savak elektromos vezetőképességével és elektrodisszociációjával kapcsolatban .
1888-ban W. Nernst kidolgozta az elektrolitoldattal elválasztott két elektródából álló primer cella elektromotoros erejének elméletét. Levezet egy Nernst - egyenletként ismert egyenletet , amely az elektromotoros erő és az ionkoncentráció egyenlete.
Az elektrokémia gyors fejlődése. 1902-ben megalakult az elektrokémiai társaság, az Elektrokémiai Társaság (ECS). 1949 - megalakul a Nemzetközi Elektrokémiai Társaság, a Nemzetközi Elektrokémiai Társaság (ISE). 1959-ben Jaroslav Heyrovský cseh tudós Nobel-díjat kapott egy új típusú elektrokémiai elemzés - a polarográfia - feltalálásáért és kifejlesztéséért .
Hagyományosan az elektrokémiát elméletire és alkalmazottra osztják.
Az elektrolízishez külső elektromos energiaforrásra van szükség, amely biztosítja a kényszerpotenciál kialakulását és fenntartását, valamint az elektrokémiai folyamatok áramlását az elektrolitikus cellában (például ipari elektrolizátorban ) elhelyezett anódon és katódon.
A korrózió egy olyan kifejezés, amelyet általában a fémek elektrokémiai folyamatok által okozott rozsda általi elpusztítására használnak.
A legtöbb ember ismeri a vas korrózióját, amely narancssárga-barna vagy fekete-barna rozsda formájában jelentkezik. Évente a korrózió az olvasztott vasfémek körülbelül 10%-át tönkreteszi. További példa a fekete foltok megjelenése az ezüstön vagy a réz zöldítése . A korrózió által megsérült fémtárgyak cseréjének költsége évente több milliárd dollárba kerül.
A vizes oldatokkal végzett vizsgálatoknak a víz mint oldószer elektrokémiai stabilitása korlátozza. Az olvadt közeg elektrolízise nem mindig elfogadható, mivel az egyszerű és összetett sórendszerek, beleértve az eutektikus olvadékokat is, túl magas olvadásponttal rendelkeznek. A szerves oldószerekben, folyékony kén-dioxidban stb. készült nemvizes oldatok sok olyan eljárást tesznek lehetővé, amelyek túlságosan energiaigényesek vagy teljesen lehetetlenek vízben vagy olvadékban.
| Elektrolízissel kapcsolatos cikkek | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||
| |||||||