Eletroquímica: conceito e características

A eletroquímica é uma ciência verdadeiramente multidisciplinar e que pode ser aplicada em uma variedade de campos dentro das ciências físicas, químicas e biológicas.

Ela diz respeito a fenômenos químicos associados à separação de carga, geralmente em meios líquidos, como em soluções.

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A separação de carga é frequentemente associada à transferência de carga, que pode ocorrer de forma homogênea em solução entre diferentes espécies químicas, ou heterogeneamente nas superfícies dos eletrodos.

Assim, pode-se ver imediatamente que suas aplicações são extremamente amplas e serão indicadas posteriormente.

Saiba mais sobre a eletroquímica

Para garantir a eletro neutralidade, duas ou mais reações de transferência de carga ocorrem simultaneamente através do uso da eletroquímica, em direções opostas:

• A oxidação (perda de elétrons ou aumento no estado de oxidação);
• E a redução (ganho de elétrons ou diminuição no estado de oxidação).

Nas superfícies dos eletrodos, as semi reações de oxidação e redução são separadas no espaço, geralmente ocorrendo em diferentes eletrodos imersos em solução em uma única célula ou em compartimentos celulares separados.

Os eletrodos são ligados pela condução de caminhos tanto em solução (via transporte iônico) e externamente (via fios elétricos etc.) para que a carga possa ser transportada e o circuito elétrico completado.

Quando a soma da energia envolvida em ambos os eletrodos é negativa, a energia elétrica liberada pode ser aproveitada (baterias, células de combustível).

Se for positivo, energia elétrica externa pode ser fornecida para superar a diferença positiva de energia e obrigar a ocorrência de reações de eletrodos e converter substâncias químicas (eletrólise).

Princípios da eletroquímica

A eletroquímica e seus princípios constituem a base fundamental para a evolução de numerosas entidades do mundo físico e também são essenciais para todas as atividades dos seres vivos.

Naturalmente, a tecnologia eletroquímica também desempenha um papel importante em muitos processos e produtos de fabricação modernos, especialmente nos campos da microtecnologia, que revolucionam quase todos os aspectos da vida cotidiana.

A eletroquímica mostra ampla aceitação em alcançar a forma necessária de produtos e implementação em processos de micro fabricação, que foi estabelecida como um mercado multibilionário com aplicações em informação, entretenimento, medicina, automotiva, telecomunicações e muitas outras tecnologias.

Várias áreas científicas e tecnológicas especializadas desafiam os pesquisadores a desenvolver, melhorar e aplicar princípios eletroquímicos para novas micro técnicas que apresentam alta resolução lateral e vertical.

As técnicas estabelecidas de micro usinagem eletroquímica, por exemplo, precisam de abordagens mais sofisticadas para atender às crescentes demandas de miniaturização – para atender a esses requisitos especiais das aplicações modernas.

Por isso, é importante conhecer a percepção das reações eletroquímicas que ocorrem no nível microscópico, às quais governam principalmente a função dos diferentes microssistemas para atender às necessidades de vários processos e tecnologias.

Eletroquímica e difusão

Conforme visto, a eletroquímica é uma importante área de pesquisa em ciência fundamental e tecnologia aplicada, onde processos de transferência de carga e reações químicas relacionadas, ocorrendo em diferentes escalas de tempo e comprimento se entrelaçam.

Além disso, as propriedades eletrônicas desempenham um papel importante, sendo as reações de oxidação e redução relacionadas ao potencial de ionização e à afinidade eletrônica.

Isso implica que a física relevante para racionalizar os processos eletroquímicos deve lidar com a estrutura clássica e mecânica quântica.

Por outro lado, processos de difusão que são de suma importância na eletroquímica, podem ser descritos pela física clássica (atualmente, devido à falta de recursos computacionais, uma abordagem baseada na mecânica quântica total não é viável).

Do ponto de vista computacional, a complexidade gerada pela interação de transferência de carga e processos de difusão é assustadora.

Esta situação é devida a uma série de razões diferentes que podem ser resumidas principalmente como:

• Sistemas eletroquímicos (heterogêneos) são geralmente mais complexos de lidar do que sistemas estudados espectroscopicamente canônicos, estes últimos frequentemente se referem a processos realizados no vácuo.
• Os potenciais redox experimentais não são grandezas absolutas, mas sim relativas à escala padrão de hidrogênio.
• No passado, esse problema foi superado considerando séries de compostos estruturalmente relacionados.
• Uma complicação adicional é devida aos processos de oxidação / redução dirigidos eletroquimicamente, em muitos casos, desde a reversibilidade à irreversibilidade ou vice-versa.

Conclusão

Além da eletroquímica, existe também a micro eletroquímica, que é um ramo emergente da eletroquímica, formando uma ponte interdisciplinar entre a ciência e a tecnologia.

Neste artigo, nos concentramos no estudo dos fundamentos teóricos de um processo eletroquímico seguido por resultados experimentais de alguns sistemas redox selecionados.

Além disso, também sondas redox híbridas foram consideradas ou estiveram presentes em solução ou ligados a uma superfície de eletrodo.

Compreender, de fato, a eletroquímica, não é um processo simples, mas a partir das informações acima passadas, é possível entender a sua importância para a evolução humana e conhecer superficialmente o seu funcionamento.

Saber ainda mais sobre a eletroquímica pode auxiliar você a compreender uma série de processos utilizados em nosso dia a dia e se familiarizar com eles. Bons estudos!