L'articolo discute della conversione dell'energia elettrica in energia chimica che descrive come le molecole formano legami chimici a causa del trasferimento di carica elettrica.
Il flusso di elettroni trasporta energia cinetica sotto forma di energia elettrica. Gli elettroni in movimento inducono una reazione chimica quando colpiscono con gli elettroni legati chimicamente di altri materiali. Le reazioni chimiche costruiscono una nuova molecola che trattiene l'energia sotto forma di energia chimica.
La trasformazione dell'energia elettrica in chimica illustra come l'energia cinetica si trasforma in energia potenziale. Il energia cinetica consente a una particella carica stazionaria di essere in movimento. Quindi, quando gli elettroni a riposo acquisiscono l'energia da una fonte di alimentazione esterna, sono eccitati per muoversi rapidamente.
Tali elettroni in movimento entrano in collisione con gli altri composti chimici e annientano i loro elettroni legati chimicamente. Quindi, la reazione chimica avviene tra gli elettroni liberi del composto, creando un nuovo composto chimico.
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Quando gli elettroni stazionari appena legati immagazzinano l'energia cinetica degli elettroni in movimento, essa diventa la loro energia potenziale. Ecco come il nuovo composto chimico contiene una quantità equivalente di energia cinetica elettrica per formare energia potenziale chimica.
Leggi di esempi di energia elettrica in energia chimica
Quale processo è l'energia elettrica per l'energia chimica?
La conversione dell'energia elettrica in energia chimica è il processo di elettrolisi.
L'elettrolisi è il processo elettrochimico che inizia quando l'energia elettrica viene fornita da fonti esterne. L'energia elettrica esterna viene quindi accumulata chimicamente all'interno del composto chimico, permettendoci di riacquistare l'energia elettrica in un secondo momento.
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Ogni dispositivo elettronico ricaricabile funziona su un elettrolisi processi. Quando colleghiamo il caricabatterie a un tale dispositivo e lo accendiamo, gli elettroni all'interno del caricabatterie vengono eccitati. Gli elettroni eccitati si muovono con energia elettrica verso la batteria ricaricabile attraverso il filo.
La batteria ricaricabile include elementi chimici come soluzione elettrolitica, che consentono il trasferimento della carica all'interno della batteria. Quindi, quando l'energia esterna viene fornita alla batteria, i legami chimici all'interno dei suoi elementi si rompono. Gli elettroni si liberano dal legame chimico e quindi reagiscono per costruire nuovi elementi chimici mediante varie reazioni chimiche.
I nuovi elementi chimici all'interno della batteria hanno quindi elettroni di carica stazionari, che immagazzinano l'esterno energia elettrica come chimica energia potenziale per un periodo più lungo.
Fatta eccezione per la ricarica di una batteria di accumulo, l'esempio che prevede il processo di elettrolisi per convertire l'energia elettrica in energia chimica è
- Condensatori di carica
- Galvanotecnica
- ciclotroni
- Riscaldamento induttivo RF
- Produzione di chip
- Saldatura elettrica
Ogni volta che ci piace utilizzare tali dispositivi carichi, si verificano reazioni chimiche inverse. Trasforma l'energia potenziale chimica immagazzinata all'interno della batteria in energia elettrica e altre forme di energia cinetica come energia luminosa o energia termica.
Leggi gli esempi di energia potenziale in energia chimica
Come convertire l'energia elettrica in energia chimica?
L'elettricità viene convertita in sostanze chimiche all'interno della cella elettrolitica quando si verificano reazioni chimiche.
La cella elettrolitica possiede due elettrodi chimicamente dissimili. Quando l'energia elettrica viene fornita alla cella, si verificano un paio di reazioni redox non spontanee su entrambi gli elettrodi, trasformando l'energia elettrica fornita in energia chimica.
(credito: calzino)
I elettrochimico gli elettrodi elettrolitici sono separati da una distanza specifica e immersi nella soluzione elettrolitica, che funge da a solvente. L'elettrodo all'interno di una cella collegata al terminale positivo della batteria esterna è chiamato "anodo', mentre l'elettrodo collegato al polo negativo della batteria è chiamato 'catodico'.
Gli ioni caricati positivamente, come cationi, attirati verso l'elettrodo negativo. Gli ioni caricati negativamente, come anioni, attirati verso l'elettrodo positivo.
Supponiamo che entrambi gli elettrodi siano immersi in una soluzione elettrolitica di NaCl e una fonte di alimentazione esterna collegata.
Quando l'energia elettrica viene fornita a entrambi gli elettrodi, gli elettroni liberi in movimento vengono iniettati nel catodo. Ricco di elettroni, il catodo attrae gli ioni positivi Na+ all'interno della soluzione elettrolitica. La reazione chimica tra Na+ ioni ed elettroni liberi e- crea un nuovo composto chimico Na, depositato nell'elettrodo catodico.
Na+ + es-→ Dentro
La reazione della semicella che si verifica al catodo negativo è la "reazione redox di riduzione” che trasforma l'energia elettrica (I) in energia potenziale chimica.
Contemporaneamente alla reazione di riduzione, l'anodo positivo satura i suoi elettroni che reagiscono con lo ione negativo Cl all'interno della soluzione elettrolitica. La reazione chimica ossida l'anodo, dando luogo alla formazione di cloro Cl2 gas.
2Cl- → cl2 + 2e-
La reazione della semicella che si verifica all'anodo positivo è la "reazione redox di ossidazione” che trasforma l'energia elettrica (I) in energia potenziale chimica.
Dopo entrambi reazioni redox, abbiamo scoperto che due ioni all'interno della soluzione elettrolitica diventano nuovi composti chimici.
Pertanto, abbiamo capito che il processo di elettrolisi ha creato l'energia chimica in decomposizione entrambi gli elettrodi sui passaggi di energia elettrica.
La quantità di sostanza chimica che si forma durante la reazione redox è indicata da 'Legge di Faraday dell'elettrolisi', come il peso della sostanza chimica è direttamente proporzionale alla quantità di energia elettrica passata attraverso la cella.
L'anodo diventa negativo durante il processo di scaricoe il catodo diventa positivo a causa di una reazione chimica reversibile per produrre energia elettrica dall'energia potenziale immagazzinata. La cella elettrolitica è chiamata 'cella galvanica' poiché non richiede la fonte di alimentazione esterna per avviare conversazioni energetiche.
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