الكيمياء الكهربائية

تستطيع البطارية جعل التيار الكهربائي يتدفق عبر السلك. ما الذي تحتوي البطارية عليه ليتسبب في حدوث ذلك؟ التيار الكهربائي عبارة عن إلكترونات تتحرك من مكان لآخر. هناك الكترونات في جميع الذرات، لكنها عادة تبقى مكانها. ما الذي يجعل الإلكترونات تتحرك من مكان لآخر؟ هذا يتعلق بقدرة المواد المختلفة على اجتذاب الإلكترونات بقوات مختلفة. هناك مواد لا تمانع في التقاط بعض الإلكترونات الإضافية… ... ومواد تريد التخلص من بعض إلكتروناتها. هذا شيء يمكننا الاستفادة منه. لدينا هنا ذرة تريد التخلص من إلكترونات، وأخرى تريد التقاط إلكترونات. إذا سمحنا للذرات بأن تتصل ببعضها، يحدث تفاعل كيميائي. تنتقل الإلكترونات من إحدى المادتين إلى الأخرى. ماذا الذي يحدث إذا أبقينا المادتين منفصلتين، ونوصلهما معا بسلك معدني - موصل؟ إحدى المادتين ما زالت تريد التخلص من إلكترونات، وما زالت الأخرى تريد التقاط الكترونات. الطريقة الوحيدة لتتمكن من فعل ذلك - هي إرسال الإلكترونات عبر السلك. لقد صنعنا…بطارية. استخدمنا تفاعلا كيميائيا لتوليد الكهرباء. هذا القسم من الكيمياء يسمى - بالكيمياء الكهربائية. استخدام التفاعلات الكيميائية لتوليد الكهرباء هو جزء من الكيمياء الكهربائية. الجزء الآخر هو العكس تماما: هنا نستخدم الكهرباء لإحداث التفاعلات الكيميائية. أحد الأمثلة لذلك هو عندما يكون لدينا معدن مخلوط مع مواد أخرى، ونريد استخلاص المعدن النقي من الخليط. عندما تتواجد المعادن في مركبات كيميائية، فهذا يعني أنها تخلت عن بعض الإلكترونات - أي أنها كونت أيونات موجبة. هذه مثلا بعض أيونات الألومنيوم. عندما تكون مركبا، تكون قد تخلت كل ذرة منه عن ثلاث إلكترونات. إن أردنا استخلاص الألومنيوم في شكله المعدني النقي، فعلى كل ذرة استرجاع ثلاث إلكترونات ثانية. المشكلة هي أن الألومنيوم مادة لا تحب التقاط الإلكترونات - فالذرات تفضل البقاء في شكلها الأيوني. علينا دفع الإلكترونات بالقوة إلى الذرات. كيف نقوم بذلك؟ باستخدام:الكهرباء! إذا وصلنا سلكا من بطارية، أو مصدر آخر للتيار الكهربائي، فإننا نقوم بدفع الإلكترونات نحو أيونات الألومنيوم. عندها لا يكون لها خيار سوى التقاط الإلكترونات، وهكذا نكون قد أحدثنا تفاعلا كيميائيا - باستخدام الكهرباء. نوعين من التفاعل متعاكسين لبعضهما. في المثال الأول، تريد المواد التفاعل مع بعضها من خلال نقل الإلكترونات. نسمح لها بالقيام بذلك - ولكن عن طريق عبور الإلكترونات من خلال سلك. في المثال الثاني، لا تريد الأيونات التفاعل. لكننا نجبرها على ذلك - عن طريق دفع الإلكترونات نحوها. في الحالة الأولى، تتولد الكهرباء من خلال تفاعل كيميائي. في الحالة الثانية، فإننا نفتعل التفاعل الكيميائي باستخدام الكهرباء. وكلتا الحالتين مثالين للكيمياء -الكهربائية.