電気化学とその応用とは？|化学

化学は威圧的な科目になる可能性がありますが、それはあなたの周りにあります。名前を知らなくても、化学の分野が毎日行われているのを目にするかもしれません。これは、科学の最も脅威的な分野の 1 つである⁠—電気化学にも当てはまります。

単語の音節の数だけで、あなたはうんざりします。非常に専門的でわかりにくいように聞こえるかもしれませんが、思っているよりも慣れ親しんでいるかもしれません。このタイプの化学とその多くのアプリケーションのいくつかを詳しく見てみましょう。

化学反応と電気の交差点

威圧的に聞こえるかもしれませんが、電気化学の名前はそれが何であるかを正確に示しています。電気を扱う化学の一分野です。より具体的には、電気が化学反応にどのように関係しているかを研究し、これらのプロセスが電子をどのように動かすかを調べます。これは、化学と物理学のブレンドのようなものです。

この科学は、酸化還元反応または略してレドックスと呼ばれるプロセスを多く扱っています。酸化還元反応は、電子が 1 つの化学物質または元素から別の化学物質または元素に移動するときに発生し、原子の酸化状態を変化させます。これらのプロセスは、燃焼から光合成まですべてに見ることができます。

歴史上最も有名な物理化学者であるマイケル・ファラデーは、特に電気化学者でした。ファラデーケージについて知っている場合は、このサブカテゴリについて以前に学習したことがあります。

電気化学の基本的な概念の 1 つは、電気化学セルのアイデアです。電気化学セルは、化学反応から電気を生成したり、化学反応から電気を生成したりできるデバイスです。日常生活で目にするほとんどの電気化学アプリケーションには、これらの細胞が関係しています。

一般的に言えば、電気化学セルには 2 つの半電池があり、それぞれにアノードとカソードと呼ばれる異なる電極があります。各電極は電解質溶液内にあり、各半電池で異なります。セルの両端を接続して回路を完成させると、電気を生成する酸化還元反応が起こります。

そのプロセスがおなじみのように聞こえる場合は、理由があります。電気化学セルは、おそらく最も一般的な電気化学用途であるバッテリーで常に目にし、使用されています。

テレビのリモコンに入れるような非充電式電池は、ボルタ電気化学セルの一種です。単三電池を交換すると、電池コンパートメントの両端に金属片があることに気付くでしょう。 AA の金属端がこれらに触れると、セルの回路が完成し、電気が発生します。

他の種類のバッテリーも電気化学プロセスの産物です。携帯電話やラップトップのリチウムイオンバッテリーは、ボルタ電池ではなく、別の種類の電気化学セルです。 Samsung の携帯電話が発火したときのことを覚えているなら、それはバッテリーの酸化還元反応を変化させる誤動作でした.

バッテリーについて考えるとき、あなたの心はおそらく化学にさまようことはありません。しかし、化学がなければ、それらを手に入れることはできません.

別の一般的な電気化学アプリケーションは、電気めっきの実践です。このプロセスについては聞いたことがないかもしれませんが、実際に実行されていることは確かです。電気めっきでは、電流を使用して金属の表面をコーティングします。

電気メッキを使用して何かの外観を変えることができますが、ほとんどの場合、人々は物をより耐久性にするために使用します.ご想像のとおり、金属の薄い層で何かを覆うことは、要素から保護するのに役立ちます.ジュエリーや屋外用家具でよく見かけます。

電解研磨は、コンポーネントから材料を除去する仕上げ方法です。部品は正に帯電した金属棒に取り付けられ、電解液に浸されます。電流が各パーツからイオンと材料を取り除き、従来の仕上げ技術よりも滑らかな仕上げを実現します。

公衆衛生の多くのものも、電気分解と呼ばれるプロセスを通じて電気化学を使用しています。電気分解は、電気を使用して化学反応を開始する方法です。多くのメーカーは、このプロセスを使用して塩水を水酸化ナトリウムと塩素に分離しています。

これらの化学物質を分離した後、製造業者はそれらをさまざまな洗浄製品に使用します。防腐剤から消毒剤、浄水システムまで、あらゆるものに塩素が含まれています。電気分解がなければ、これらの化学物質を手に入れることは、より困難になるか、より高価になります.

電池のように、この種の電気分解の 2 つの生成物を分離しておく必要があります。分離後に再び混合すると、漂白剤に含まれる塩素酸ナトリウムを形成する可能性があります。

この記事を読む前に電気化学について聞いたことがないかもしれませんが、常に目にします。ほとんどの科学と同様に、自然界と日常的に使用する製品の両方で、生活のいたるところにあります.電子機器から洗浄用化学物質まで、電気化学プロセスの実例はどこを見ても見つけることができます。

複雑なテーマのように聞こえますが、研究室や SF 映画でしか見られないものではありません。名前になじみがなくても、これらのプロセスを何度も経験し、知っています。これでやっと名前を付けることができます。