Skip to main content
Global

17: Electrochemistry

  • Page ID
    175991
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Template:MapOpenSTAX

    Electrochemistry inahusika na athari za kemikali zinazozalisha umeme na mabadiliko yanayohusiana na kifungu cha sasa cha umeme kupitia suala. Athari huhusisha uhamisho wa elektroni, na hivyo ni athari za kupunguza oxidation (au redox). Metali nyingi zinaweza kutakaswa au kupakwa kwa umeme kwa kutumia mbinu za electrochemical. Vifaa kama vile magari, simu za mkononi, vidonge vya elektroniki, saa, pacemakers, na wengine wengi hutumia betri kwa nguvu. Betri hutumia athari za kemikali zinazozalisha umeme kwa hiari na ambazo zinaweza kubadilishwa kuwa kazi muhimu. Mifumo yote ya electrochemical inahusisha uhamisho wa elektroni katika mfumo wa kuitikia. Katika mifumo mingi, athari hutokea katika eneo linalojulikana kama kiini, ambapo uhamisho wa elektroni hutokea kwenye electrodes.

    • 17.1: Kusawazisha athari za Kupunguza Oxidation
      Sasa umeme una malipo ya kusonga. Malipo yanaweza kuwa katika mfumo wa elektroni au ions. Sasa inapita kupitia njia isiyovunjika au imefungwa mviringo inayoitwa mzunguko. Ya sasa inapita kupitia kati ya uendeshaji kama matokeo ya tofauti katika uwezo wa umeme kati ya pointi mbili katika mzunguko. Uwezo wa umeme una vitengo vya nishati kwa malipo. Katika vitengo vya SI, malipo hupimwa katika coulombs (C), sasa katika amperes, na uwezo wa umeme katika volts.
    • 17.2: Viini vya Galvanic
      Seli za electrochemical kawaida zinajumuisha seli mbili za nusu. Seli za nusu hutenganisha majibu ya nusu ya oxidation kutoka kwa nusu ya mmenyuko wa kupunguza na kufanya iwezekanavyo kwa sasa kupitia waya wa nje. Kiini kimoja cha nusu kina anode. Oxidation hutokea kwenye anode. Anode imeunganishwa na cathode katika nusu-kiini kingine. Kupunguza hutokea kwenye cathode. Kuongeza daraja la chumvi hukamilisha mzunguko kuruhusu sasa kuingia.
    • 17.3: Uwezo wa Kupunguza Standard
      Kuweka uwezo wa electrode ya kawaida ya hidrojeni (SHE) kama volts zero inaruhusu uamuzi wa uwezekano wa kupunguza kiwango, E°, kwa nusu ya athari katika seli za electrochemical. Kama jina linamaanisha, uwezekano wa kupunguza kiwango hutumia majimbo ya kawaida (bar 1 au 1 atm kwa gesi; 1 M kwa solutes, mara nyingi saa 298.15 K) na huandikwa kama kupunguza (ambapo elektroni zinaonekana upande wa kushoto wa equation).
    • 17.4: Ulinganisho wa Nernest
      Kazi ya umeme ni hasi ya bidhaa ya malipo ya jumla (Q) na uwezo wa seli (Ecell). Malipo ya jumla yanaweza kuhesabiwa kama idadi ya moles ya elektroni (n) mara ya mara kwa mara ya Faraday (F = 96,485 C/mol e-). Kazi ya umeme ni kazi ya juu ambayo mfumo unaweza kuzalisha na hivyo ni sawa na mabadiliko katika nishati ya bure. Hivyo, chochote ambacho kinaweza kufanywa na au kwa mabadiliko ya nishati ya bure kinaweza pia kufanywa au kwa uwezo wa seli.
    • 17.5: Betri na seli za mafuta
      Betri ni seli za galvanic, au mfululizo wa seli, zinazozalisha sasa umeme. Wakati seli zinaunganishwa kwenye betri, uwezo wa betri ni nyingi nyingi za uwezo wa seli moja. Kuna aina mbili za msingi za betri: msingi na sekondari. Betri za msingi ni “matumizi moja” na haziwezi kuchajiwa tena. Seli kavu na (zaidi) betri za alkali ni mifano ya betri za msingi. Aina ya pili ni rechargeable na inaitwa betri ya sekondari.
    • 17.6: Uharibifu
      Uharibifu ni uharibifu wa chuma unaosababishwa na mchakato wa electrochemical. Kiasi kikubwa cha fedha hutumiwa kila mwaka kutengeneza madhara ya, au kuzuia, kutu. Baadhi ya metali, kama vile alumini na shaba, huzalisha safu ya kinga wakati wanapoharibika hewa. Safu nyembamba inayounda juu ya uso wa chuma huzuia oksijeni kuwasiliana na zaidi ya atomi za chuma na hivyo “inalinda” chuma kilichobaki kutokana na kutu zaidi. Iron corrodes (hutengeneza kutu) wakati wa maji
    • 17.7: Electrolysis
      Kutumia umeme kulazimisha mchakato usio wa kawaida kutokea ni electrolysis. Seli za electrolytic ni seli za electrochemical zilizo na uwezo wa seli hasi (maana ya nishati ya bure ya Gibbs), na hivyo ni zisizo za kawaida. Electrolysis inaweza kutokea katika seli electrolytic kwa kuanzisha umeme, ambayo hutoa nishati ya kulazimisha elektroni inapita katika mwelekeo usio wa kawaida. Electrolysis inafanywa katika ufumbuzi, ambao una ions za kutosha hivyo sasa zinaweza kuzunguka.
    • 17E: Electrochemistry (Mazoezi)
      Hizi ni mazoezi ya kazi za nyumbani ili kuongozana na Textmap iliyoundwa kwa ajili ya “Kemia” na OpenStax. Complementary General Kemia swali benki inaweza kupatikana kwa Textmaps nyingine na inaweza kupatikana hapa. Mbali na maswali haya kwa umma, upatikanaji wa matatizo binafsi benki kwa ajili ya matumizi katika mitihani na kazi za nyumbani inapatikana kwa Kitivo tu kwa misingi ya mtu binafsi; tafadhali wasiliana Delmar Larsen kwa akaunti na idhini ya upatikanaji.