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

Protezione catodica

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La protezione catodica è una tecnica elettrochimica di salvaguardia dalla corrosione di strutture metalliche esposte ad un ambiente elettrolitico (terreni, acqua marina, acqua dolce, sostanze chimiche, calcestruzzo, ecc.) che può essere aggressivo nei confronti del metallo.

Un'applicazione tradizionale della protezione catodica è quella per le superfici esterne di tubazioni o cisterne in acciaio interrate o immerse in acqua di mare. Anche le superfici interne di strutture quali scaldabagni e bollitori possono essere sottoposte a protezione catodica. Non è conveniente però applicare la protezione catodica ad una struttura priva di rivestimento (es. condotta in acciaio) perché l'istallazione e l'esercizio risulterebbe molto dispendiosa e comunque non si raggiungerebbe comunque una protezione efficace. La sua applicazione diventa conveniente quando il manufatto è dotato di una protezione passiva (rivestimento dielettrico) in questo caso la protezione catodica (o protezione attiva) completa la protezione alla corrosione offerta dal rivestimento con costi limitati.


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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

Alessandro Volta

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Nato a Como, nel palazzo avito situato nella attuale Via Volta, da don Filippo e donna Maddalena dei Conti Inzaghi, Alessandro venne educato nel Collegio gesuita di Como.

La sua passione fu sempre lo studio dell'elettricità e, ancora giovane studente, nel 1763 scrisse i primi saggi di elettrologia. Tra di essi, scrisse addirittura un poema in latino su questo affascinante, nuovo fenomeno. De vi attractiva ignis electrici ac phaenomenis inde pendentibus (il suo primo scritto scientifico).

Nel 1775, anno in cui divenne professore di fisica sperimentale presso il Liceo Ginnasio Statale Scuola Reale di Como, creò l'elettroforo, un dispositivo costituito da una base in resina (o legno o marmo) che veniva caricata per sfregamento, e da un disco conduttore sostenuto da un manico isolante che si caricava per induzione e consentiva il trasferimento della carica elettrostatica in modo quasi perpetuo. L'elettroforo gli diede notorietà e gli consentì di divenire membro delle maggiori società scientifiche europee. Nel 1776-1777 studiò la chimica dei gas, scoprì il metano, e condusse esperimenti come la combustione del gas tramite una scintilla elettrica in un recipiente chiuso. Sulla base di questi principi costruì la pistola a gas. Di questo periodo sono anche l'invenzione del condensatore di elettricità ed il perfezionamento dell'eudiometro.


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Immagine del giorno
Effetti della corrosione su una superficie metallica.

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