O que é um processo eletroquímico?
Um processo eletroquímico é uma reação química que causa ou é causada pelo movimento da corrente elétrica. Esses processos são um tipo de reação de redução da oxidação na qual um átomo ou molécula perde um elétron para outro átomo ou molécula. Nas reações eletroquímicas, os átomos ou moléculas na reação estão relativamente distantes um do outro em comparação com outras reações, forçando os elétrons sendo transferidos a percorrer uma distância maior e, assim, produzir uma corrente elétrica. Muitos fenômenos naturais são baseados em processos eletroquímicos, como a corrosão de metais, a capacidade de algumas criaturas do mar de gerar campos elétricos e o funcionamento do sistema nervoso de humanos e outros animais. Eles também desempenham um papel importante na tecnologia moderna, principalmente no armazenamento de energia elétrica em baterias, e o processo eletroquímico chamado eletrólise é importante na indústria moderna.
As atividades do sistema nervoso, desde as simples reações e comportamentos instintivos encontrados até nos animais primitivos, até as complexas habilidades de aprendizado e raciocínio dos seres humanos, dependem de processos eletroquímicos. Os neurônios usam processos eletroquímicos para transmitir informações através do sistema nervoso, permitindo que o sistema nervoso se comunique consigo mesmo e com o resto do corpo. Para enviar um sinal, os processos químicos no neurônio geram um impulso elétrico que é enviado através de uma estrutura alongada chamada axônio até atingir a sinapse, o ponto de contato entre o neurônio e as células vizinhas. Na sinapse, a eletricidade causa a liberação de substâncias químicas chamadas neurotransmissores, que atravessam a sinapse para a célula que está sendo sinalizada. Os neurotransmissores então se ligam quimicamente com estruturas chamadas receptores na célula-alvo, desencadeando novos processos bioquímicos dentro dela.
A capacidade de peixes como enguias elétricas, observadores de estrelas e torpedos produzirem campos elétricos é o resultado de um processo eletroquímico. Peixes elétricos possuem células especializadas chamadas eletrócitos. As proteínas de transporte se ligam aos íons positivos de potássio e sódio na célula e os levam embora, acumulando uma carga elétrica na célula. Quando essa eletricidade é necessária, uma parte do sistema nervoso chamada núcleo de comando medular envia um impulso elétrico para outras células nervosas, o que desencadeia a liberação do neurotransmissor acetilcolina. O neurotransmissor se liga aos receptores de acetilcolina dos eletrócitos, o que desencadeia a liberação da carga dos eletrócitos.
As baterias elétricas usam processos eletroquímicos para armazenar e liberar eletricidade. As reações químicas nas células elétricas que compõem a bateria criam uma diferença de carga entre as duas metades de cada célula, produzindo corrente elétrica. As baterias recarregáveis produzem eletricidade com reações químicas reversíveis e, portanto, podem retornar à sua configuração química original se a eletricidade for aplicada a partir de uma fonte externa. As reações nas baterias não recarregáveis não têm essa qualidade, embora usualmente produzam mais energia elétrica do que uma bateria recarregável pode fornecer com uma única carga.
Uma variedade de reações químicas diferentes são usadas nas baterias. As baterias de níquel-cádmio, que são comumente usadas em luminárias e eletrodomésticos, são baseadas em reações separadas de cádmio e níquel com um alcalino, geralmente uma solução de hidróxido de potássio (KOH) e água. As baterias de hidreto de níquel-metal são semelhantes, mas substituem o cádmio por um composto intermetálico feito de manganês, alumínio ou cobalto misturado com metais de terras raras, como praseodímio, lantânio e cério. As baterias de lítio podem usar uma variedade de reações envolvendo compostos de lítio, sendo o tipo mais comum o dióxido de manganês (MnO 2 ) e uma solução de perclorato de lítio (LiClO 4 ), dimetoxietano (C 4 H 10 O 2 ) e carbonato de propileno (C 4 H 6 O 3 ).
A eletrólise é um processo eletroquímico no qual a corrente elétrica é usada para desencadear reações químicas em uma substância que contém íons livres, chamada eletrólito. O eletrólito é derretido ou dissolvido em um solvente e dois eletrodos, chamados ânodo e cátodo, são imersos nele. Quando um potencial elétrico é aplicado entre os eletrodos, a eletricidade começa a fluir entre eles, e cada eletrodo começa a atrair íons com o oposto de sua própria carga. Os íons ganham ou perdem elétrons para os eletrodos, causando oxidação das moléculas próximas ao ânodo e redução daquelas próximas ao cátodo. A eletrólise é usada em muitas áreas de processos industriais, incluindo metalurgia, produção de produtos químicos como cloreto de potássio e ácido trifluoroacético (KClO 3 ) (C 2 HF 3 O 2 ) e extração de elementos altamente reativos que não são encontrados em seus componentes . forma elementar na natureza, como sódio e magnésio.