Sähkökemiallisen

Sähkökemiallinen ala tutkii prosesseja, joissa sähköenergia ja kemiallinen energia ovat suoraan vuorovaikutuksessa. Se yhdistää kemian ja elektrotekniikan, ja keskeisiä käsitteitä ovat redox-reaktiot, joissa elektronit siirtyvät kemiallisista yhdisteistä toisiin ja syntyy tai kuluu sähköenergiaa.

Sähkökemiallisessa solussa on kaksi elektrodia, jotka ovat sähköistettyjä toisiinsa johtavan elektrolyytin välissä. Anodi on hapettumisen paikka, katodi pelkistymisen. Elektrolyytti mahdollistaa ionien liikkumisen ja ylläpitää sähkövarausten tasapainoa reaktorin sisällä.

Galvaaniset (voltaiset) solut tuottavat sähköenergiaa spontaanisti, kun redoxparit ovat epätasapainossa. Elektrolyysissä energiaa käytetään kemiallisten reaktioiden ajamiseen ulkoisesta sähkösyötöstä, jolloin reaktiot kulkevat toiseen suuntaan. Sähkökemiallisessa tutkimuksessa mittaus- ja analyysimenetelmät sekä teoreettiset mallit yhdistävät kokeellista dataa potentiaalien, virran ja koostumuksen välille.

Perusteet: Faraday'n lait yhdistävät siirretyn sähkövarauksen määrän ja kemiallisen aineen moolimäärän; yksi Faraday vastaa noin 96485 C per mol elektroneja. Standardipotentiaalit ja Nernstin yhtälö kuvaavat, miten konsentraatio ja pH vaikuttavat redoxparin potentiaaleihin ja siten reaktioiden ajettavuuteen.

Sovellukset: sähkökemiallisia ilmiöitä hyödynnetään akuissa ja parkeissa, polttokennoissa, elektrolyysissä sekä metallien pinnoittamisessa ja korroosionhallinnassa. Elektroanalyyttiset menetelmät, kuten voltammetria, mittaavat redoxiprosesseja ja havaittavissa olevia aineita.