Електрохемија

Англискиот хемичар Џон Даниел (лево) и физичарот Мајкл Фарадеј (десно), познати како основачи на денешната електрохемија.

Електрохемијата е дел од физичката хемија што го проучува односот помеѓу електричната енергија, како мерлива и квантитативната појава, и ги идентификува хемиските промени, или со електрична енергија која се смета за исход на одредена хемиска промена или пак обратно. Овие реакции вклучуваат електрични полнежи кои се движат помеѓу електродите и електролитите (или јонски видови во раствор). На тој начин, електрохемијата се занимава со хемиските процеси што се одвиваат под дејство на електричната струја. Вакви се процесите што се случуваат при електролизата, како и оние што служат како основа за добивање на електричната енергија.

Кога една хемиска реакција е предизвикана од некојa однадвор снабдена струја, како во електролизата, или ако електричната струја е произведена од спонтана хемиска реакција како и во батеријата, тоа се нарекува електрохемиска реакција. Хемиските реакции каде што електроните се пренесуваат директно помеѓу молекулите и/или атомите се викаат оксидационо-редукциони (редокс) реакции.

Електрохемиски редокс процеси

При реакциите на металите и киселините се разменуваат електрони. Исто така, електрони се разменуваат и во други реакции, како што е реакцијата меѓу метален цинк и бакарни јони при што размената на електроните е резултат на полуреакцијата во која доаѓа до оксидација на цинкот и на полуреакцијата во која се редуцираат јоните на бакар(II). Ако метален цинк се потопи во раствот од бакарни јони, електроните се пренесуваат директно од цинкот кон јоните од бакар, а во растворот преминуваат цинкови јони. Меѓутоа, исто толку јони преминуваат од растворот во металот при што од него ќе примат електрони и ќе се разелектризираат (ќе го изгубат полнежот). Со други зборови, во овој случај се воспоставува динамичка рамнотежа. Меѓутоа, ако растворите се поврзат со т.н. електролитен мост (свиткана цевка во која има раствор од електролит), а металните плочки се поврзат со надворешен спроводник, тогаш ќе се добие извор на електрична струја кој се нарекува галвански елемент (според презимето на италијанскиот лекар и физичар Лујџи Галвани). Галванските елементи се еден од двата важни типа електрохемиски елементи. Другиот тип се ќелиите за електролиза во кои, исто така, се случуваат процеси на оддавање и примање електрони, но под дејство на еднонасочна струја доведена однадвор. Оттука, во сите електрохемиски елементи постои еден дел во кој се случува процес на оксидација и друг елемент во кој се случува процес на редукција. Овие два дела на електрохемискиот елемент се викаат полуелементи. Процесите на примање електрони и на предавање електрони се викаат полуреакции, а полуелементот во кој се случува оксидацијата се вика анода, додека елементот во кој се одвива полуреакцијата на редукција се вика катода.