Електрохимията: където химията среща тока

Батерията в телефона, ръждата по старата ограда, лъскавото покритие на бижутата: зад всички тях стои една и съща наука, електрохимията. Тя свързва два свята, химията и електричеството. В единайсети клас разбираш как химичните реакции пораждат ток и как токът предизвиква химични промени.

Какво е електрохимия

Електрохимията изучава химичните реакции, свързани с електричеството. Тя гледа на два процеса, които са огледало един на друг: как от химична реакция може да се получи електрически ток и как, обратно, токът може да предизвика химична реакция. В сърцето на всичко стои движението на електрони и йони.

Анод и катод

В основата на електрохимията стоят два електрода, през които токът влиза и излиза. Те имат специални имена и заряди. При електролиза анодът е положителният електрод, а катодът, отрицателният. Към тях се насочват съответно отрицателните и положителните йони. Цялата химия се случва именно на повърхността на тези два електрода.

Електролизата

Единият голям процес е електролизата: разлагане на вещество с помощта на електрически ток. Когато прекараме ток през разтвор или стопилка, веществото се разпада на съставните си части. Така се добиват чисти метали, произвежда се водород и се нанасят метални покрития. Електролизата е начин да накараме химията да тръгне в посока, в която сама не би тръгнала.

Галваничният елемент

Обратният процес е сърцето на всяка батерия. Галваничният елемент произвежда електрически ток от химична реакция. В него два различни метала и разтвор си разменят електрони, а този поток от електрони е токът, който ползваме. Така химичната енергия се превръща направо в електрическа, без огън и движещи се части.

Батериите

Батериите, които ползваш всеки ден, са приложни галванични елементи. Обикновените алкални батерии например използват химията на цинка и мангана, за да дадат ток. Когато батерията се изтощи, това значи, че химичната реакция е приключила и реагентите са се изразходвали. Затова разбирането на електрохимията е разбиране на самото устройство на нашия преносим свят.

Корозията: бавният враг

Електрохимията има и тъмна страна. Корозията е бавното разрушаване на метала чрез химична реакция с околната среда. Най-познатият ѝ пример е ръждата, която представлява оксид на желязото, образуван при съединяването му с кислород и влага. Корозията унищожава мостове, кораби и машини и струва на света огромни средства всяка година.

Как се борим с корозията

Понеже корозията е електрохимичен процес, и борбата с нея е такава. Металите се защитават с боя или с покритие от друг метал, който ръждясва вместо тях. Точно затова много предмети се поцинковат, тоест покриват с цинк. Разбирането на химията зад ръждата позволява да удължим живота на металните неща около нас.

Електрохимията около нас

Тази наука е навсякъде в съвременния живот. Тя стои зад акумулаторите на електромобилите, зад производството на алуминий, зад галванизирането на бижута и инструменти. С прехода към чиста енергия електрохимията става още по-важна, защото бъдещето на съхранението на енергия зависи именно от по-добри батерии.

Защо ти трябва

Да разбираш електрохимията значи да разбираш как се пази и пренася енергията в съвременния свят. От телефона в джоба ти до колите на бъдещето, всичко зависи от тази химия. Тя е и в основата на опазването на металите и на нови, чисти технологии. Затова е сред най-перспективните дялове на науката.