في الكيمياء غير العضوية ، يعد التفاعل بين المواد الكيميائية والكهرباء مجالًا رائعًا للدراسة. تلعب التفاعلات الكيميائية التي تتضمن الكهرباء والمعروفة باسم التفاعلات الكهروكيميائية، دورًا مهمًا في مختلف المجالات مثل تخزين الطاقة ومنع التآكل والطلاء الكهربائي وغيرها الكثير.
العمليات الأساسية في الكيمياء الكهربائية
إحدى العمليات الأساسية في الكيمياء الكهربائية هي حركة الجسيمات المشحونة، والتي تسمى الأيونات داخل المحلول. عندما يمر تيار كهربائي عبر محلول يحتوي على أيونات، يمكن لهذه الأيونات أن تهاجر نحو الأقطاب الكهربائية. حركة الأيونات هذه تحكمها مبادئ التحليل الكهربائي. تحدث تفاعلات كيميائية في الأقطاب الكهربائية ، مما يؤدي إلى انتقال الإلكترونات وتكوين مواد جديدة.
في خلية التحليل الكهربائي يكون القطب السالب هو القطب حيث يحدث الاختزال، بينما القطب الموجب هو القطب حيث تحدث الأكسدة. يتضمن الاختزال اكتساب الإلكترونات، بينما تتضمن الأكسدة فقدان الإلكترونات. يمكن تمثيل هذه التفاعلات بتفاعلات نصف خلية، حيث يكون لكل قطب رد فعل خاص به. على سبيل المثال عند الكاثود قد تكتسب أيونات المعادن إلكترونات ويتم اختزالها إلى شكلها الأولي ، بينما في الأنود ، قد يتأكسد نوع ما ويطلق إلكترونات.
يمكن أن تحدث التفاعلات الكيميائية التي تنطوي على الكهرباء أيضًا في البطاريات، حيث تقوم الخلايا الكهروكيميائية بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. في البطارية ، يتم تسخير تفاعل الأكسدة والاختزال العفوي لإنتاج تدفق الإلكترونات عبر دائرة خارجية ، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي. يمكن عكس هذه العملية أثناء الشحن ، مما يسمح بإعادة استخدام البطارية.
بالإضافة إلى ذلك تعتبر التفاعلات الكهروكيميائية ضرورية لعمليات مثل الطلاء الكهربائي ، حيث يتم طلاء جسم معدني بطبقة رقيقة من معدن آخر. من خلال تطبيق تيار كهربائي، يتم تقليل الكاتيونات المعدنية من المحلول على سطح الجسم ، وتشكيل طبقة واقية موحدة.
باختصار يتضمن تفاعل المواد الكيميائية مع الكهرباء في الكيمياء غير العضوية عمليات كهروكيميائية ، حيث تؤدي حركة الأيونات ونقل الإلكترونات إلى تكوين مواد جديدة. يعد فهم ردود الفعل هذه أمرًا ضروريًا لتطوير تقنيات مثل البطاريات وتقنيات الطلاء الكهربائي وطرق منع التآكل ، مما يؤثر في النهاية على جوانب مختلفة من حياتنا اليومية.
