10.1 : الكيمياء الكهربائية: نظرة عامة

الكيمياء الكهربائية هي فرع من فروع الكيمياء يدرس العلاقة بين الكميات الكهربائية والتفاعلات الكيميائية، وخاصة الأكسدة والاختزال. الأكسدة هي فقدان الإلكترونات من مادة، في حين يشير الاختزال إلى اكتساب الإلكترونات. تسمى المادة التي تتمتع بجاذبية قوية للإلكترونات عامل مؤكسد (مؤكسد)، وعامل الاختزال (مختزل) هو نوع يتبرع بالإلكترونات. تعتبر عمليات الأكسدة والاختزال محورية للتفاعلات الكهروكيميائية، والتي يمكن فهمها بشكل أكبر من خلال نصف التفاعلات.

عندما تتدفق الإلكترونات عبر دائرة كهربائية، يمكن للتيار المقاس وجهد الخلية الكشف عن معلومات حول نوع التفاعل. أثناء التفاعل الكهروكيميائي، يتناسب التيار مع معدل التفاعل، في حين يتناسب الجهد مع تغير الطاقة الحرة للتفاعل. وفقًا لقانون أوم، يتناسب التيار عكسيًا مع مقاومة الدائرة ويتناسب طرديًا مع الجهد المطبق. هذا يعني أن التجارب الكهروكيميائية يمكنها تحديد تغير الطاقة الحرة ومعدلات التفاعل من خلال تغيير الجهد أو التيار. تتضمن الطرق الكهروكيميائية أدوات غير مكلفة ولكنها توفر ميزة مقارنة بالتقنيات التحليلية الأخرى.