تعد الكيمياء الكهربية (Electrochemistry) أحد فروع الكيمياء المهمة التي تدرس العلاقة بين التفاعلات الكيميائية والطاقة الكهربائية. وتتركز هذه الدراسة على فهم كيفية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، والعكس، من خلال عمليات الأكسدة والاختزال (Redox Reactions).
1. مفهوم الأكسدة والاختزال
الأكسدة: هي فقدان ذرة أو جزيء للإلكترونات.
الاختزال: هو اكتساب ذرة أو جزيء للإلكترونات.
تحدث هذه العمليات دائمًا معًا، أي أن فقدان الإلكترونات في مادة مصحوب باكتسابها في مادة أخرى، وهو ما يعرف بتفاعلات الأكسدة-الاختزال.
2. تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية
يتم ذلك في الخلايا الكهروكيميائية مثل الخلايا الجلفانية (Galvanic Cells)، حيث تتحول الطاقة الكيميائية المختزنة في الروابط الكيميائية إلى تيار كهربائي:
مثال: بطارية الزنك-النحاس، حيث يتأكسد الزنك ويفقد إلكترونات، بينما يُختزل النحاس ويكتسب الإلكترونات، مما يولد تيارًا كهربائيًا يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة.
3. تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية
في بعض التطبيقات، تُستخدم الطاقة الكهربائية لدفع تفاعلات كيميائية غير تلقائية، وذلك في الخلايا الإلكتروليتية (Electrolytic Cells):
مثال: تحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، حيث يمر تيار كهربائي عبر الماء، فيتم اختزال الهيدروجين وتأكسد الأكسجين.
4. أهمية الكيمياء الكهربية
توليد الكهرباء: مثل البطاريات والخلايا الشمسية.
تخزين الطاقة: مثل البطاريات القابلة لإعادة الشحن.
الصناعات الكيميائية: مثل إنتاج المعادن (الألومنيوم) وتحليل المحاليل.
الحماية من التآكل: استخدام الطلاء الكهروكيميائي لتقليل صدأ المعادن.
- الاجابة : الكيمياء الكهربية.
الكيمياء الكهربية تمثل جسرًا بين الكيمياء والطاقة، حيث تسمح بالتحكم في تدفق الإلكترونات لاستغلال الطاقة الكيميائية في إنتاج الكهرباء، أو استخدام الكهرباء لإحداث تغييرات كيميائية. فهم عمليات الأكسدة والاختزال أمر أساسي لتطوير البطاريات، وتقنيات الطاقة المتجددة، والصناعات الكيميائية الحديثة.
