Che cosa è un processo elettrochimico?

Un processo elettrochimico è una reazione chimica che o provoca o è causato dal movimento della corrente elettrica. Questi processi sono un tipo di reazione di ossidazione-riduzione in cui un atomo o molecola perde un elettrone in un altro atomo o molecola. Nelle reazioni elettrochimiche, gli atomi o molecole nella reazione sono relativamente lontani tra loro rispetto ad altre reazioni, costringendo gli elettroni trasferiti percorrere una distanza maggiore e quindi producono una corrente elettrica. Molti fenomeni naturali sono basate su processi elettrochimici, come la corrosione dei metalli, la capacità di alcuni animali marini per generare campi elettrici, e il funzionamento dei sistemi nervosi di esseri umani e altri animali. Essi svolgono anche un ruolo importante nella tecnologia moderna, più prominente nella conservazione di energia elettrica in batterie, e il processo elettrochimico chiamato elettrolisi è importante nell'industria moderna.

Le attività di sistema nervoso, dalle semplici reazioni e comportamenti istintivi trovati negli animali primitivi anche per l'apprendimento e ragionamento complesse capacità degli esseri umani, dipendono da processi elettrochimici. I neuroni utilizzano processi elettrochimici per trasmettere informazioni attraverso il sistema nervoso, consentendo al sistema nervoso di comunicare con se stessa e con il resto del corpo. Per inviare un segnale, processi chimici nel neurone generano un impulso elettrico che viene inviato attraverso una struttura allungata chiamato assone fino alla sinapsi, il punto di contatto tra le cellule neuronali e vicini. Alla sinapsi, l'elettricità causa il rilascio di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori, che attraversano la sinapsi alla cella di essere segnalato. I neurotrasmettitori quindi legame chimicamente con strutture chiamate recettori presenti sulla cellula bersaglio, scatenando ulteriori processi biochimici all'interno di esso.

La capacità di pesci come anguille elettriche, stargazers e siluro raggi di produrre campi elettrici è il risultato di un processo elettrochimico. Pesci elettrici possiedono cellule specializzate chiamate electrocytes. Proteine ​​di trasporto legano con potassio e sodio ioni positivi nella cella e li portano via, costruendo una carica elettrica nella cella. Quando è necessaria questa elettricità, una parte del sistema nervoso chiamata nucleo midollare comando invia un impulso elettrico ad altre cellule nervose, che stimola il rilascio del neurotrasmettitore acetilcolina. Le obbligazioni neurotrasmettitori con i recettori delle electrocytes, che innesca il rilascio di carica delle electrocytes '.

Batterie elettriche utilizzano processi elettrochimici per immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Le reazioni chimiche all'interno delle cellule elettrici che costituiscono la batteria creano una differenza di carica tra le due metà di ogni cella, producendo corrente elettrica. Le batterie ricaricabili producono elettricità con reazioni chimiche che sono reversibili, e quindi possono essere restituiti alla loro configurazione chimica originale, se l'elettricità viene applicato da una fonte esterna. Le reazioni a batterie nonrechargable non hanno questa qualità, anche se di solito producono più energia elettrica di una batteria ricaricabile in grado di fornire in una sola carica.

Una varietà di reazioni chimiche differenti sono utilizzati in batterie. Batterie al nichel-cadmio, che sono comunemente utilizzati in luci ed elettrodomestici, sono basate su reazioni separate di cadmio e nichel con un metallo alcalino, di solito una soluzione di idrossido di potassio (KOH), e acqua. Batterie nichel-metallo idruro sono simili, ma sostituire il cadmio con un composto intermetallico fatta da manganese, alluminio, cobalto o mescolato con metalli delle terre rare come praseodimio, lantanio, cerio e. Le batterie al litio possono utilizzare una varietà di reazioni che coinvolgono composti di litio, con il tipo più comune utilizzando biossido di manganese (MnO 2) ed una soluzione di perclorato di litio (LiClO 4), dimetossietano (C 4 H 10 O 2), carbonato di propilene (C 4 H 6 O 3).

L'elettrolisi è un processo elettrochimico in cui la corrente elettrica viene utilizzata per innescare reazioni chimiche in una sostanza contenente ioni liberi, chiamato un elettrolita. L'elettrolita è sia fuso o disciolto in un solvente, e due elettrodi, chiamato anodo e catodo, vengono immersi in essa. Quando viene applicato un potenziale elettrico tra gli elettrodi, elettricità comincia a fluire tra loro, e ciascun elettrodo inizia attrarre ioni con l'opposto della sua carica. Gli ioni guadagnano o perdono elettroni agli elettrodi, causando ossidazione delle molecole vicino l'anodo e la riduzione di quelli vicino al catodo. Elettrolisi è utilizzato in molti settori di processi industriali, compresi metallurgia, la produzione di sostanze chimiche come clorato di potassio e (KClO 3) Acido trifluoroacetico (C 2 HF 3 O 2), e l'estrazione di elementi altamente reattivi che non si trovano nella loro forma elementare in natura, come sodio e magnesio.

  • Anguille elettriche possono produrre energia elettrica utilizzando il processo elettrochimico.
  • In una sinapsi, elettricità causa il rilascio di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori, che attraversano la sinapsi alla cella di essere segnalato.