La electroquímica es una rama de la ciencia química que considera los sistemas y los límites de las interfases cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos , se estudian los procesos en los conductores , en los electrodos (de metales o semiconductores , incluido el grafito ) y en los conductores iónicos ( electrólitos ). La electroquímica explora los procesos de oxidación y reducción que ocurren en electrodos espacialmente separados, la transferencia de iones y electrones . La transferencia de carga directa de molécula a molécula no se considera en electroquímica.
El siglo XVI marca el comienzo del estudio de la electricidad. Durante 17 años, el científico inglés William Gilbert ha estado estudiando el magnetismo y, en cierta medida, la electricidad. Su investigación tuvo un gran impacto en el desarrollo del conocimiento sobre el magnetismo y la electricidad. Llegó a ser conocido como el "Padre del Magnetismo".
En 1663, el físico alemán Otto von Guericke crea el primer generador eléctrico que genera electricidad estática a través de la fricción. El generador era una bola de cristal con un mango cubierto con una gruesa capa de azufre. La pelota se hizo girar a mano y cuando se frotó contra las yemas de los dedos, se formó una chispa eléctrica. La bola cargada se usó en experimentos con electricidad.
A mediados del siglo XVIII, el físico francés Charles Francois Dufay (Charles François de Cisternay du Fay) concluyó que había dos tipos de electricidad estática. Expresa la opinión de que la electricidad consta de dos "fluidos" : positivo y negativo. En contraste con esta teoría , B. Franklin sugiere que la electricidad estática consiste en un "fluido", y la carga se explica por un exceso o falta de dicho fluido.
1781 , Charles Augustin Coulomb (Charles-Augustin de Coulomb) expone la "Ley de Coulomb" que describe la interacción de los cuerpos cargados.
Los experimentos realizados en 1771 por el anatomista y fisiólogo italiano Luigi Galvani con los músculos de una rana diseccionada dieron un gran impulso al desarrollo de la electroquímica. Galvani descubrió que cuando dos metales diferentes conectados por un conductor se aplican a los músculos, los músculos de la rana se contraen. en 1791 se publica su obra titulada “De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius” (“Tratado sobre las Fuerzas de la Electricidad en el Movimiento Muscular”), en la que Galvani habla de la existencia de la “Electricidad Animal”, que se activa en músculos y nervios cuando dos se les aplican metales. Este trabajo se convirtió en una sensación. Creía que esta nueva fuerza era una forma de electricidad además de la forma "natural" producida por los rayos producidos por la anguila eléctrica, y la forma "antinatural" producida por la fricción (electricidad estática). Se cree que en las obras de Galvani por primera vez hay una suposición sobre la relación entre las reacciones químicas y la electricidad. 1791 se considera el "cumpleaños" de la electroquímica. Muchos científicos aceptaron la teoría de Galvani, pero A. Volta (Alessandro Volta) se opuso. Volta cree que los músculos son solo conductores de corriente eléctrica, pero no son su fuente. Luego, Galvani demuestra un experimento en el que los músculos se contrajeron cuando se les aplicó un metal, así como sin metal, cuando el nervio femoral estaba conectado al músculo. A. Volta ha estado estudiando los órganos de anguilas y rayas que generan electricidad durante 8 años. El resultado de su investigación fue la fabricación en 1799 de la primera fuente de corriente química - "pilar voltaico" . Fue una fuente de corriente eléctrica extremadamente importante (mucho antes de la llegada de los generadores ), lo que contribuyó a la aparición de muchos descubrimientos, en particular, la primera producción en 1808-1809. El científico inglés Humphry Davy (Humphry Davy) en la forma pura de metales como sodio , potasio , bario , estroncio , calcio y magnesio .
A finales del siglo XVIII. El físico alemán Wilhelm Ritter (Johann Wilhelm Ritter) escribe el artículo "Galvanismo" y crea un acumulador simple . Con W. Nicholson ) realizan la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno por electrólisis . Poco tiempo después, W. Ritter desarrolla el proceso de galvanoplastia . Señala que la cantidad de metal depositado, así como la cantidad de oxígeno formado, depende de la distancia entre los electrodos. Hacia 1801, Ritter observa la corriente termoeléctrica y confía su estudio a Thomas Seebeck (Thomas Johann Seebeck).
En 1820, H. K. Oersted descubrió el efecto magnético de la corriente eléctrica, que fue un descubrimiento histórico. André -Marie Ampère repite el experimento de Oersted y lo describe matemáticamente.
En 1821, el físico alemán-estonio T. Seebeck demuestra la aparición de un potencial termoeléctrico en el punto de unión de dos metales diferentes, en presencia de una diferencia de temperatura en ese punto.
En 1827, el científico alemán Ohm (Ohm, Georg Simon) presenta su ley en el famoso libro Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet" (circuito galvánico, procesamiento matemático) y describe completamente su teoría de la electricidad.
En 1832, el famoso físico inglés Michael Faraday descubrió las leyes de la electrólisis e introdujo conceptos como electrodo , electrolito , ánodo , cátodo , anión , catión .
En 1836, D. Daniel crea una fuente primaria de corriente. Daniel trata el problema de la polarización. En 1839, el físico inglés William Robert Grove (Grove) crea la primera pila de combustible . En 1866, el francés Georges Leclanché patenta un nuevo elemento: la celda galvánica de zinc-carbono .
En 1884, Svante August Arrhenius publicó su disertación "Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytesc" (Investigación sobre la conductividad galvánica de electrolitos). Él dice que los electrolitos se descomponen cuando se disuelven en iones positivos y negativos.
En 1886, Paul Louis Toussaint (Paul Héroult) y Charles Hall (Charles M. Hall), de forma simultánea e independiente, desarrollan un método industrial para producir aluminio por electrólisis basado en las leyes de Faraday .
En 1894, Friedrich Ostwald completa una importante investigación sobre la conductividad eléctrica y electrodisociación de ácidos orgánicos .
En 1888, W. Nernst desarrolló la teoría de la fuerza electromotriz de una celda primaria que consiste en dos electrodos separados por una solución electrolítica. Deriva una ecuación conocida como la Ecuación de Nernst , la ecuación de la fuerza electromotriz frente a la concentración de iones.
Rápido desarrollo de la electroquímica. En 1902, la creación de una sociedad electroquímica, The Electrochemical Society (ECS). 1949 - la formación de la Sociedad Electroquímica Internacional, Sociedad Internacional de Electroquímica (ISE). En 1959, el científico checo Jaroslav Heyrovský recibió el Premio Nobel por la invención y el desarrollo de un nuevo tipo de análisis electroquímico: la polarografía .
Tradicionalmente, la electroquímica se divide en teórica y aplicada.
La electrólisis requiere una fuente externa de energía eléctrica, que asegura la aparición y el mantenimiento de un potencial forzado y el flujo de procesos electroquímicos en el ánodo y el cátodo colocados en una celda electrolítica (por ejemplo, en un electrolizador industrial ).
La corrosión es un término generalmente aplicado al proceso de destrucción de metales por oxidación , que es causado por procesos electroquímicos.
La mayoría de la gente está familiarizada con la corrosión del hierro, en forma de óxido de color naranja-marrón o negro-marrón. Cada año, la corrosión destruye aproximadamente el 10 % de los metales ferrosos fundidos. Otros ejemplos son la aparición de puntos negros en la plata o el reverdecimiento del cobre . El costo de reemplazar los objetos de metal dañados por la corrosión es de miles de millones de dólares estadounidenses por año.
Los estudios en soluciones acuosas están limitados por la estabilidad electroquímica del agua como disolvente. La electrólisis de medios fundidos no siempre es aceptable, ya que los sistemas de sal simples y complejos, incluidas las fusiones eutécticas, tienen un punto de fusión demasiado alto. Las soluciones no acuosas en disolventes orgánicos, en dióxido de azufre líquido, etc., permiten llevar a cabo muchos procesos que consumen mucha energía o son completamente imposibles en agua o en masa fundida.
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