Portale:Elettrochimica

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Portale Elettrochimica

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L'elettrochimica è quella branca della chimica che si occupa dei processi che coinvolgono il trasferimento di elettroni: le reazioni di ossido-riduzione (dette comunemente redox). Tratta quindi le trasformazioni chimiche prodotte dal passaggio di elettricità in determinati sistemi chimici e la produzione/immagazzinamento di elettricità per mezzo di trasformazioni chimiche.

Oltre ad avere numerose applicazioni, l'elettrochimica fornisce i mezzi per indagare fenomeni quali la corrosione dei metalli, la loro raffinazione, e la maggior parte delle reazioni biochimiche che presiedono al funzionamento degli organismi viventi (quali la fotosintesi, la respirazione cellulare, la trasmissione degli impulsi nervosi, ecc.). Mentre l'elettrosintesi permette di sfruttare l'energia elettrica per scopi sintetici, la chimica elettroanalitica permette di sfruttare i principi d'elettrochimica applicati all'analisi chimica. L'elettrochimica si occupa anche di studiare tutti i fenomeni e le possibili applicazioni della conduzione di corrente da parte degli elettroliti.


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Basi teoriche

Corrosione

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Il termine corrosione indica un processo di consumazione lenta e continua (dal lat. com- particella indicante insistenza e rodere, per "consumare"). A questo fenomeno possono essere soggetti i più diversi materiali, ma la forma di corrosione per antonomasia è certo quella a cui sono soggetti i materiali metallici (cioè i metalli e le loro leghe). La corrosione dei metalli può essere definita come un processo di degradazione e ricomposizione con altri elementi.

Questi si trovano ad un livello energetico maggiore di quello a cui stanno i corrispondenti minerali e, in determinate condizioni ambientali, sono soggetti a corrosione.

A seconda della parte del materiale metallico interessata dalla corrosione, si parla di:

  • corrosione diffusa (o corrosione generalizzata): se tutta la superficie del materiale è interessata dalla corrosione;
  • corrosione uniforme: se la corrosione interessa tutta la superficie del materiale e l'entità degli effetti corrosivi è uguale in ogni punto della superficie;
  • corrosione localizzata: se la corrosione interessa solo alcune zone del materiale; la zona interessata dalla corrosione può presentare diverse morfologie, ad esempio: ulcere, crateri, caverne, punte di spillo, cricche;
  • corrosione selettiva: se la corrosione ha luogo in zone specifiche del materiale; a questa tipologia appartengono la corrosione intragranulare (in cui si ha la corrosione di singoli grani cristallini) e la corrosione intergranulare (che avviene in corrispondenza dei bordi di grano).

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Accumulatore agli ioni di litio

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La batteria ricaricabile nota come accumulatore agli ioni di litio (a volte abbreviato Li-Ion) è un tipo di batteria comunemente impiegato nell'elettronica di consumo. È attualmente uno dei tipi più diffusi di batteria per laptop e telefono cellulare, con uno dei migliori rapporti potenza-peso, nessun effetto memoria ed una lenta perdita della carica quando non è in uso. Tali batterie possono essere pericolose se impiegate impropriamente e se vengono danneggiate, e comunque, a meno che non vengano trattate con cura, si assume che possano avere una vita utile più corta rispetto ad altri tipi di batteria. Una versione più avanzata della batteria agli ioni di litio è l'accumulatore litio-polimero.

Gilbert N. Lewis fabbricò le prime batterie al litio nel 1912; le prime pile non ricaricabili furono create nei primi anni settanta. La batteria ricaricabile agli ioni di litio necessitò di altri venti anni di sviluppo prima che fosse sicura abbastanza per essere usata in massa sul mercato e la prima versione commerciale fu creata dalla Sony nel 1991, a seguito di una ricerca di un team diretto da John B. Goodenough.


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Elettrolisi dell'acqua

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L'elettrolisi dell'acqua è un processo elettrolitico nel quale il passaggio di corrente elettrica causa la decomposizione dell'acqua in ossigeno ed idrogeno gassosi. Si usa anche in ambienti industriali, ad esempio nei processi di cromatura di diversi materiali (soprattutto metalli, a scopo sia protettivo che decorativo). Dal punto di vista etimologico, il termine elettrolisi è composto da elettro (elettricità) e lisi (separazione).

La cella elettrolitica è in genere composta da due elettrodi di un metallo inerte, ad esempio platino immersi in una soluzione elettrolitica e connessi ad una sorgente di corrente, in genere una batteria da 6 volt. La corrente elettrica dissocia la molecola d'acqua negli ioni H3O+ (in quanto i protoni liberi non possono esistere in soluzione) e OH-.


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Pila a combustibile alcalina

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La pila a combustibile alcalina (detta AFC), anche chiamata pila a combustibile di Bacon (da Francis Thomas Bacon, ingegnere inglese), è una delle tecnologie più studiate della categoria delle pile a combustibile e sono anche le pile che hanno permesso all'uomo di arrivare sulla Luna. La NASA ha infatti usato queste pile sin dalla metà degli anni 1960 nelle missioni Apollo e nel programma Space Shuttle. Le AFC utilizzano idrogeno e ossigeno puro per produrre acqua, calore ed elettricità.


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Elettroforesi

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L'elettroforesi è una tecnica analitica e separativa basata sul movimento di particelle elettricamente cariche immerse in un fluido per effetto di un campo elettrico applicato mediante una coppia di elettrodi al fluido stesso. Le particelle si spostano verso il catodo se hanno carica positiva e verso l'anodo se hanno carica negativa; nel primo caso il processo è detto cataforesi, nel secondo anaforesi.

L'elettrosmosi è un fenomeno collegato, in cui le sostanze presenti allo stato solido rimangono immobili, mentre quelle liquide migrano per effetto del campo elettrico applicato.

Fu realizzata per la prima volta nel 1937 dal chimico svedese Arne Tiselius.


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Biografie

Luigi Galvani

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Luigi Galvani, terziario francescano, si laureò in medicina e filosofia presso l'Università di Bologna nel 1759. Nel 1765 fu nominato professore di arti ostetriche presso l'Accademia delle Scienze, ricoprendone la carica di presidente sette anni dopo.

Nel 1766 fu nominato Professore di anatomia. Nel 1791 pubblicò il De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, in cui espose la teoria dell'elettricità animale, frutto di una lunga indagine sperimentale. Lavorando alla dissezione di rane in prossimità di macchine elettrostatiche, infatti, un assistente di Galvani toccò accidentalmente con un bisturi elettricamente carico il nervo sciatico, che fece scattare la zampa come se fosse viva, e questa osservazione lo indusse a studiare le relazioni tra elettricità e vita.

Dopo anni di ricerche e scoperte, nel 1796 le truppe di Napoleone occuparono Bologna. Galvani rifiutò di giurare fedeltà alla Repubblica Cisalpina. Ciò gli costò la perdita degli insegnamenti all'Università e all'Istituto delle Scienze. Venne reintegrato come professore Emerito solo dopo la morte avvenuta nel 1798.


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Immagine del giorno
Raffinazione elettrolitica di scorie nucleari per il recupero del combustibile.

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