Elektrochemie und die Grundlagen von Redoxreaktionen

Die Elektrochemie ist ein Bereich der physikalischen Chemie, der sich mit den Wechselwirkungen zwischen elektrischem Potenzial und chemischen Veränderungen befasst. Die Elektrochemie umfasst Methoden und Technologien wie Korrosion, Elektrolyse, Batterien, Brennstoffzellen, Galvanik und Akkumulatoren.

In der Elektrochemie gibt es zwei Schlüsselbereiche:

• Chemische Reaktionen, bei denen Elektrizität zur Bildung neuer Verbindungen genutzt wird
• Chemische Reaktionen, die wie Batterien Strom erzeugen

Im Großen und Ganzen befasst sich die Elektrochemie mit den Wechselwirkungen zwischen Elektrizität und chemischen Reaktionen. Die chemische Reaktion, die bei einer elektrochemischen Reaktion abläuft, bewirkt, dass Elektronen von einer Seite zur anderen wandern, was als Redoxreaktion bezeichnet wird.

Was sind Redoxreaktionen?

In der Elektrochemie sind Redoxreaktionen chemische Oxidations-Reduktionsreaktionen. Sie können in zwei verschiedene Prozesse unterteilt werden: einen Reduktionsprozess und einen Oxidationsprozess.

Bei einer Redoxreaktion finden die Oxidations- und die Reduktionsreaktion gleichzeitig statt. Der Stoff, der in einer chemischen Reaktion reduziert wird, wird als Oxidationsmittel bezeichnet, während der Stoff, der oxidiert wird, das Reduktionsmittel ist.

In diesem Artikel werden die Grundlagen der Redoxreaktionen in der Elektrochemie und ihre wichtigsten Anwendungen erläutert.

Wie werden Redoxreaktionen durchgeführt?

Redoxreaktionen werden in der Elektrochemie als chemische Reaktionen definiert, bei denen sich Elektronen zwischen zwei beteiligten Reaktanten bewegen. Dieser Elektronentransfer kann durch Beobachtung der Änderungen der Oxidationsstufen der reagierenden Spezies quantifiziert werden.  

Der Verlust von Elektronen bei gleichzeitiger Erhöhung der Oxidationsstufe eines bestimmten Reaktanten wird als Oxidation bezeichnet. Die Zunahme von Elektronen bei gleichzeitiger Abnahme der Oxidationsstufe eines bestimmten Reaktanten ist die Reduktion. Elektronen aufnehmende Spezies, die bei Redoxreaktionen in der Regel eine Reduktion erfahren, werden als Oxidationsmittel bezeichnet. Elektronen abgebende Spezies werden als Reduktionsmittel bezeichnet.

Wie man Redoxreaktionen ausgleicht

Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Redoxreaktion zu bilanzieren. Eine Möglichkeit besteht darin, die Änderung der Oxidationszahl des Oxidationsmittels und des Reduktionsmittels zu verwenden. Eine andere Methode besteht darin, die Redoxreaktion in zwei Halbreaktionen aufzuteilen, eine Oxidations- und eine Reduktionsreaktion.

Das Redoxgleichgewicht ist wichtig, da Elektronen, die vom Reduktionsmittel zum Oxidationsmittel wandern, als Reagenzien bezeichnet werden sollten. Es ist wichtig, die Menge der vom Reduktionsmittel abgegebenen und vom Oxidationsmittel aufgenommenen Elektronen im Auge zu behalten, um sicherzustellen, dass die Gleichungen korrekt ausgeglichen sind. Ausgeglichene Gleichungen sind wichtig, da sie das Gesetz der Erhaltung der Materie einhalten. Dieses Gesetz besagt, dass in jedem geschlossenen System die Menge der Materie konstant bleiben muss.

Anwendungen von Redoxreaktionen in der Elektrochemie

Redoxreaktionen haben viele industrielle und alltägliche Anwendungen, eine davon ist die Erzeugung von Gleichströmen. Die Batterie, die normalerweise zur Erzeugung von Gleichstrom verwendet wird, nutzt eine Redoxreaktion, um elektrische Energie zu erzeugen.

Batterien und elektrochemische Zellen, die im täglichen Leben verwendet werden, basieren ebenfalls auf Redoxreaktionen. Ein Beispiel sind Speicherzellen, die zur Stromversorgung von Fahrzeugen verwendet werden. Platypus Tech liefert auftragsfertig gemusterte Elektroden wie auch maßgeschneiderte Lösungen die als Orte für Redoxreaktionen genutzt werden können. 

Verwendung von Siliziumwafern in der Elektrochemie

Siliziumwafer können so bearbeitet werden, dass sie die Ladungstransportkapazität erhöhen und als Elektroden für eine Vielzahl von Anwendungen in der Elektrochemie dienen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie goldbeschichtete Silizium-Wafer und platinbeschichtete Substrate werden in der Elektrochemie verwendet, Setzen Sie sich noch heute mit dem Team von Platypus Technology in Verbindung und lassen Sie sich von Experten beraten.