Elektrochemia

Wstęp do działu

Masz w kieszeni smartfona — i w środku tego telefonu trwa nieustanna elektrochemia. Każda ładowarka pompuje ją w jedną stronę, a rozładowanie telefonu odwraca kierunek. Twój samochód albo rower elektryczny, aluminiowa puszka po napoju, ocynkowane ogrodzenie na działce — wszystko to owoce reakcji chemicznych, które potrafią produkować elektryczność lub zachodzić pod jej wpływem.

Elektrochemia to dział, w którym chemia i fizyka zamieniają się wzajemnie w siebie. Reakcja utleniania i redukcji, którą znasz z działu o redoks, okazuje się być albo silnikiem prądnicy (ogniwo galwaniczne), albo „klientem" prądu z zewnątrz (elektroliza). Rdza na żelazie to też elektrochemia — tyle że niekontrolowana i destrukcyjna.

W tym dziale pójdziesz przez elektrochemię w sposób, który ma sens: najpierw zrozumiesz, jak ogniwo zarabia na prąd (6.1), potem zobaczysz tę samą reakcję wymykającą się spod kontroli, czyli korozję, i sposoby obrony przed nią (6.2), a na końcu — jak prąd z zewnątrz odwraca reakcję w elektrolizie (6.3). Dwie dodatkowe jednostki rozszerzeniowe zagłębiają się w mechanizm elektrolizy na poziomie ilościowym (6.4) oraz w nowoczesne technologie energetyczne (6.5).

Mapa pojęć działu

                          ELEKTROCHEMIA
                                |
          ┌─────────────────────┼────────────────────┐
    OGNIWO GALWANICZNE     ELEKTROLIZA           KOROZJA
    (prąd z reakcji)    (reakcja z prądu)     (destrukcyjne
          |                    |               ogniwo natury)
    anoda (utl.)         katoda (red.)              |
    katoda (red.)        anoda (utl.)         para galwaniczna
          |                    |                    |
    SEM = E°(kat)         prawa Faradaya      ochrona katodowa
        - E°(an)         m = k·I·t           cynkowanie
          |                    |             galwanizacja
    mostek solny         zastosowania:
    ogniwo Daniella      Al, Cu, Cl₂, NaOH
    (Zn || Cu)
          |
  ogniwo paliwowe H₂-O₂
  akumulator Li-ion

Jednostki w tym dziale

  • 6.1 Ogniwa galwaniczne; budowa i zasada działania ogniwa Daniella
  • 6.2 Korozja metali; ochrona przed korozją
  • 6.3 Elektroliza — zasada, prawa Faradaya, zastosowania
  • 6.4 [rozszerzenie] Procesy elektrodowe w szczegółach; szereg rozładowania; elektroliza ilościowa
  • 6.5 [rozszerzenie] Ogniwa paliwowe; akumulatory; zastosowania elektrochemii