Electroquímica

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Visualización Jerárquica de Electroquímica

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Electroquímica

La electroquímica es una ciencia verdaderamente multidisciplinar que puede aplicarse a diversos campos de las ciencias físicas, químicas y biológicas.Entre las Líneas En este ámbito, la literatura detalla una selección de áreas que incluyen la conversión y el almacenamiento de energía, en particular las pilas de combustible y las baterías de iones de litio; la electrosíntesis, que abarca tanto la síntesis orgánica como la electrodeposición de superficies homogéneas y nanoestructuradas; la corrosión; la química electroanalítica en el sentido clásico de la detección de analitos, así como el sondeo de la información mecánica relativa a las reacciones de oxidación/reducción de las especies electroactivas a nanoescala.

Fundamentos

La electroquímica se refiere a los fenómenos químicos asociados a la separación de cargas, generalmente en medios líquidos, como las soluciones. La separación de cargas suele estar asociada a la transferencia de cargas, que puede producirse de forma homogénea en la solución entre diferentes especies químicas, o de forma heterogénea en las superficies de los electrodos. Por lo tanto, se puede ver inmediatamente que sus aplicaciones son extremadamente amplias y se indicarán más adelante.

Para garantizar la electroneutralidad, se producen simultáneamente dos o más semirreacciones de transferencia de carga, en direcciones opuestas: oxidación (pérdida de electrones o aumento del estado de oxidación) y reducción (ganancia de electrones o disminución del estado de oxidación).

En las superficies de los electrodos, las semirreacciones de oxidación y de reducción están separadas en el espacio, y suelen tener lugar en diferentes electrodos sumergidos en la solución de una única célula o en compartimentos de célula separados. Los electrodos están unidos por vías de conducción tanto en la solución (a través del transporte iónico) como en el exterior (a través de cables eléctricos, etc.) para que la carga pueda ser transportada y el circuito eléctrico completado. Cuando la suma de los cambios de energía de Gibbs en ambos electrodos es negativa, se puede aprovechar la energía eléctrica liberada (baterías, pilas de combustible). Si es positiva, se puede suministrar energía eléctrica externa para superar la diferencia de energía de Gibbs positiva y obligar a que se produzcan reacciones en los electrodos y se conviertan las sustancias químicas (electrólisis). Así, si la configuración de la célula lo permite, los productos de las dos reacciones de los electrodos pueden separarse, por ejemplo, como ocurre en las reacciones electrolíticas industriales.

Tecnología

La electroquímica y sus principios constituyen la base fundamental de la evolución de numerosas entidades del mundo físico y son también esenciales para todas las actividades de los seres vivos. Por supuesto, la tecnología electroquímica basada en la electroquímica también desempeña un papel importante en muchos procesos de fabricación y productos modernos, especialmente en los campos de la microtecnología, que revolucionan casi todos los aspectos de la vida cotidiana. La electroquímica muestra una amplia aceptación en la consecución de la forma requerida de los productos y la implementación en los procesos de microfabricación, que se ha establecido como un mercado multimillonario con aplicaciones en la información, el entretenimiento, la medicina, la automoción, las telecomunicaciones y muchas otras tecnologías. Diversos campos científicos y tecnológicos especializados, como la microelectrónica, los sensores, la ciencia de los materiales, la micro y neurobiología y la medicina, desafían a los investigadores a desarrollar, mejorar y aplicar los principios de la electroquímica para nuevas microtécnicas que presenten una alta resolución lateral y vertical. Las técnicas establecidas de micromecanizado electroquímico (EMM) necesitan enfoques más sofisticados para satisfacer las crecientes demandas de miniaturización para cumplir con estos requisitos especiales de las aplicaciones modernas. Por lo tanto, es importante conocer la visión de las reacciones electroquímicas que se producen en el nivel microscópico y que gobiernan principalmente la función de diferentes microsistemas para cumplir con las necesidades de diversos procesos y tecnologías.

La microelectroquímica es una rama emergente de la electroquímica que constituye un puente interdisciplinario entre la ciencia y la tecnología microelectroquímica. El nuevo tema de la tecnología de microsistemas electroquímicos (EMST) consiste en ampliar los conocimientos de la electroquímica centrándose principalmente en las aplicaciones tecnológicas. La tecnología de microsistemas electroquímicos se concentra en la miniaturización de una sola pieza, así como de todo el sistema, mientras que la electroquímica abarca todo el campo, desde las reacciones hasta los procesos, el producto y el sistema final. La EMST es un campo interdisciplinar y está formada por la electroquímica, la ingeniería electroquímica, la ciencia de los materiales, la microingeniería, el análisis químico y las aplicaciones en biología y medicina. Por lo tanto, es un reto integrar todas estas áreas y utilizarlas para derivar soluciones novedosas para diferentes problemas en el dominio microscópico y nanoscópico, lo que conduce a la mejora general de EMST.

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A continuación se examinará el significado.

¿Cómo se define? Concepto de Electroquímica

Véase la definición de Electroquímica en el diccionario. La electroquímica es el estudio de los procesos químicos que provocan el movimiento de los electrones. Este movimiento de electrones se denomina electricidad, que puede ser generada por movimientos de electrones de un elemento a otro en una reacción conocida como reacción de oxidación-reducción (“redox”). Una reacción redox es una reacción que implica un cambio en el estado de oxidación de uno o más elementos. Cuando una sustancia pierde un electrón, su estado de oxidación aumenta; por tanto, se oxida. Cuando una sustancia gana un electrón, su estado de oxidación disminuye, por lo que se reduce.

Energía química

Energía química es un término útil pero obsoleto para designar la energía disponible de los elementos y compuestos cuando reaccionan, como en una reacción de combustión.Entre las Líneas En la terminología precisa, no existe la energía química, ya que toda la energía se almacena en la materia como energía cinética o energía potencial. Véase también: Combustión; Energía

Cuando se produce una reacción química, los átomos de los reactantes cambian su patrón de enlace y se convierten en productos. La ruptura de enlaces en los reactivos requiere energía, y la formación de enlaces en los productos libera energía. El cambio neto de energía se denomina comúnmente energía química. Para ser más precisos, cuando se produce una reacción, se produce un cambio global en la entalpía H del sistema a medida que se rompen los enlaces y se forman otros nuevos. Este cambio de entalpía se denomina ΔH.Entre las Líneas En condiciones estándar [una presión de 1 bar (100 kilopascales) y todas las sustancias puras], el cambio se anota ΔH° y se denomina entalpía estándar de reacción. Siempre que la presión sea constante, la entalpía estándar puede identificarse con la energía liberada en forma de calor (cuando ΔH° < 0) o ganada en forma de calor (ΔH° > 0) cuando se produce la reacción. Las reacciones para las que ΔH° < 0 se clasifican como exotérmicas; aquellas para las que ΔH° > 0 se clasifican como endotérmicas. Todas las combustiones son exotérmicas, ya que el calor liberado se utiliza para proporcionar calor o para aumentar la temperatura de un fluido de trabajo en un motor de algún tipo. Hay muy pocas reacciones endotérmicas comunes; un ejemplo es la disolución de nitrato de amonio en agua (un proceso utilizado en las compresas frías médicas). Véase también: Equilibrio químico; Termodinámica química; Entalpía; Termoquímica

La “energía química” disponible de un combustible típico (es decir, el cambio de entalpía que acompaña a la combustión del combustible, cuando los enlaces carbono-hidrógeno se sustituyen por enlaces carbono-oxígeno e hidrógeno-oxígeno más fuertes) se suele comunicar como entalpía específica o densidad de entalpía. La entalpía específica es la entalpía estándar de combustión dividida por la masa del reactivo. La densidad de entalpía es la entalpía estándar de combustión dividida por el volumen del reactivo. La primera es de interés primordial cuando la masa es una consideración importante, como en la puesta en órbita de un cohete. La segunda es primordial cuando el espacio de almacenamiento es una limitación. La entalpía específica del gas hidrógeno es relativamente alta (142 kilojulios/g), pero su densidad entálpica es baja (13 kJ/L). Los valores del octano, un compuesto representativo de la gasolina, son 48 kJ/g y 38 MJ/L, respectivamente (nótese el cambio de unidades). La alta densidad entálpica del octano significa que un depósito de gasolina no necesita ser grande para almacenar mucha “energía química”. Véase también: Combustible para aviones; Fuentes de energía; Gasolina; Propulsión de cohetes

Características de Electroquímica

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Recursos

Traducción de Electroquímica

Inglés: Electrochemistry
Francés: électrochimie
Alemán: Elektrochemie
Italiano: Elettrochimica
Portugués: Eletroquímica
Polaco: Elektrochemia

Tesauro de Electroquímica

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Véase También

• Industria química
• Industria del caucho
• Industria química básica
• Accidente químico
• Producto químico
• Industria del vidrio
• Producción de hidrógeno
• Energía eléctrica
• Proceso químico
• Pila de combustible

Química, Química física, Energía, Física, Termodinámica, Calor

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