Elektrochemie je obor chemické vědy, který uvažuje systémy a mezifázové hranice, když jimi protéká elektrický proud , studují se procesy ve vodičích , na elektrodách (z kovů nebo polovodičů včetně grafitu ) a v iontových vodičích ( elektrolytech ). Elektrochemie zkoumá procesy oxidace a redukce probíhající na prostorově oddělených elektrodách, přenos iontů a elektronů . Přímý přenos náboje z molekuly do molekuly se v elektrochemii neuvažuje.
16. století znamená začátek studia elektřiny. Anglický vědec William Gilbert se již 17 let zabývá magnetismem a do jisté míry i elektřinou. Jeho výzkum měl obrovský dopad na rozvoj znalostí o magnetismu a elektřině. Stal se známým jako „otec magnetismu“.
V roce 1663 německý fyzik Otto von Guericke vytvořil první elektrický generátor, který generuje statickou elektřinu prostřednictvím tření. Generátorem byla skleněná koule s rukojetí pokrytou silnou vrstvou síry. Míč se roztáčel ručně a při tření o konečky prstů se vytvořila elektrická jiskra. Nabitá koule byla použita při experimentech s elektřinou.
V polovině 18. století francouzský fyzik Charles Francois Dufay (Charles François de Cisternay du Fay) dospěl k závěru, že existují dva druhy statické elektřiny. Vyjadřuje názor, že elektřina se skládá ze dvou „tekutin“ : pozitivní a negativní. V kontrastu k této teorii , B. Franklin navrhne, že statická elektřina sestává z jedné “tekutiny”, a poplatek je vysvětlen přemírou nebo nedostatkem takové tekutiny.
V roce 1781 Charles Augustin Coulomb (Charles-Augustin de Coulomb) vykládá „Coulombův zákon“ popisující vzájemné ovlivňování nabitých těl.
Velký impuls k rozvoji elektrochemie daly pokusy v roce 1771 italského anatoma a fyziologa Luigiho Galvaniho se svaly vypreparované žáby. Galvani objevil, že když jsou na svaly aplikovány dva různé kovy spojené vodičem, svaly žáby se stahují. V roce 1791 vychází jeho dílo s názvem „De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius“ („Pojednání o silách elektřiny ve svalovém pohybu“), ve kterém Galvani hovoří o existenci „živočišné elektřiny“, která se aktivuje ve svalech a nervech, když dva jsou na ně aplikovány kovy . Toto dílo se stalo senzací. Věřil, že tato nová síla je formou elektřiny navíc k „přirozené“ formě vytvářené údery blesku produkovaném elektrickým úhořem a „nepřirozené“ formě vytvářené třením (statická elektřina). Předpokládá se, že v dílech Galvaniho poprvé existuje předpoklad o vztahu mezi chemickými reakcemi a elektřinou. Rok 1791 je považován za „narozeniny“ elektrochemie. Mnoho vědců přijalo Galvaniho teorii, ale A. Volta (Alessandro Volta) byl proti. Volta věří, že svaly jsou pouze vodiči elektrického proudu, ale nejsou jeho zdrojem. Poté Galvani předvádí experiment, kdy se svaly stáhly, když na ně byl aplikován jeden kov, stejně jako bez kovu - když byl se svalem spojen stehenní nerv. A. Volta se již 8 let zabývá studiem orgánů úhořů a rejnoků, které vyrábějí elektřinu. Výsledkem jeho výzkumu byla v roce 1799 výroba prvního chemického zdroje proudu - "voltaického sloupu" . Jednalo se o mimořádně důležitý (dávno před příchodem generátorů ) zdroj elektrického proudu, který přispěl ke vzniku mnoha objevů, zejména k první výrobě v letech 1808-1809. Anglický vědec Humphry Davy (Humphry Davy) v čisté formě kovů, jako je sodík , draslík , baryum , stroncium , vápník a hořčík .
Na konci XVIII století. Německý fyzik Wilhelm Ritter (Johann Wilhelm Ritter) píše článek „Galvanismus“ a vytváří jednoduchý akumulátor . S W. Nicholsonem provádějí elektrolýzou rozklad vody na vodík a kyslík . Krátce nato W. Ritter vyvíjí proces galvanického pokovování . Poznamenává, že množství usazeného kovu, stejně jako množství vytvořeného kyslíku, závisí na vzdálenosti mezi elektrodami. V roce 1801 Ritter pozoruje termoelektrický proud a svěřuje jeho studii Thomasi Seebeckovi (Thomas Johann Seebeck).
V roce 1820 objevil H. K. Oersted magnetický účinek elektrického proudu, což byl přelomový objev. André -Marie Ampère opakuje Oerstedův experiment a popisuje jej matematicky.
V roce 1821 německo-estonský fyzik T. Seebeck demonstruje výskyt termoelektrického potenciálu v bodě spojení dvou odlišných kovů za přítomnosti teplotního rozdílu v tomto bodě.
V roce 1827 německý vědec Ohm (Ohm, Georg Simon) předkládá svůj zákon ve slavné knize Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet“ (galvanický obvod, matematické zpracování) a kompletně popisuje svou teorii elektřiny.
V roce 1832 objevil slavný anglický fyzik Michael Faraday zákony elektrolýzy a představil takové pojmy jako elektroda , elektrolyt , anoda , katoda , anion , kation .
V roce 1836 D. Daniel vytváří primární zdroj proudu. Daniel se zabývá problémem polarizace. V roce 1839 vytvořil anglický fyzik William Robert Grove (Grove) první palivový článek . V roce 1866 si Francouz Georges Leclanché patentuje nový prvek – zinko-uhlíkový galvanický článek .
V roce 1884 publikoval Svante August Arrhenius svou disertační práci „Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytesc“ (Výzkum galvanické vodivosti elektrolytů). Říká, že elektrolyty se při rozpuštění rozpadají na kladné a záporné ionty.
V roce 1886 Paul Louis Toussaint (Paul Héroult) a Charles Hall (Charles M. Hall) současně a nezávisle vyvinuli průmyslovou metodu výroby hliníku elektrolýzou založenou na Faradayových zákonech .
V roce 1894 dokončil Friedrich Ostwald důležitý výzkum elektrické vodivosti a elektrodisociace organických kyselin .
V roce 1888 W. Nernst vyvinul teorii elektromotorické síly primárního článku sestávajícího ze dvou elektrod oddělených roztokem elektrolytu. Odvozuje rovnici známou jako Nernstova rovnice , rovnici pro elektromotorickou sílu versus koncentraci iontů.
Rychlý rozvoj elektrochemie. V roce 1902 byla vytvořena elektrochemická společnost The Electrochemical Society (ECS). 1949 - vytvoření Mezinárodní elektrochemické společnosti, Mezinárodní elektrochemické společnosti (ISE). V roce 1959 obdržel český vědec Jaroslav Heyrovský Nobelovu cenu za vynález a vývoj nového typu elektrochemické analýzy - polarografie .
Tradičně se elektrochemie dělí na teoretickou a aplikovanou.
Elektrolýza vyžaduje externí zdroj elektrické energie, který zajišťuje vznik a udržení vynuceného potenciálu a tok elektrochemických procesů na anodě a katodě umístěné v elektrolytickém článku (např. v průmyslovém elektrolyzéru ).
Koroze je termín obvykle používaný pro proces destrukce kovů rzí , která je způsobena elektrochemickými procesy.
Většina lidí zná korozi železa v podobě oranžově hnědé nebo černohnědé rzi. Každý rok koroze zničí přibližně 10 % tavených železných kovů. Dalšími příklady jsou výskyt černých skvrn na stříbře nebo zezelenání mědi . Náklady na výměnu kovových předmětů poškozených korozí se pohybují v miliardách amerických dolarů ročně.
Studie ve vodných roztocích jsou omezeny elektrochemickou stabilitou vody jako rozpouštědla. Elektrolýza roztaveného média není vždy přijatelná, protože jednoduché a složité systémy solí, včetně eutektických tavenin, mají příliš vysokou teplotu tání. Nevodné roztoky v organických rozpouštědlech, v kapalném oxidu siřičitém atd. umožňují provádět mnohé procesy, které jsou ve vodě nebo taveninách příliš energeticky náročné nebo zcela nemožné.
| Články týkající se elektrolýzy | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||
| |||||||