Introduktion till elektrokemi

Ett batteri kan få elektrisk ström att röra sig genom en sladd. Vad finns det i batteriet som gör att det händer? Elektrisk ström är elektroner som rör sig från en plats till en annan. Det finns elektroner i alla atomer, men oftast stannar de kvar där de är. Vad är det som gör att elektroner vill flytta sig från en plats till en annan?

Det har att göra med att olika ämnen drar till sig elektroner olika hårt. Det finns ämnen som gärna tar upp några extra elektroner... ...och ämnen som gärna vill bli av med några av sina elektroner. Och det här, kan vi utnyttja. Här har vi en atom som vill bli av med elektroner, och en atom som vill ta upp elektroner. Om vi låter atomerna komma i kontakt med varandra, sker en kemisk reaktion.

Elektroner flyttar sig från det ena ämnet, till det andra. Vad skulle hända om vi håller ämnena separerade från varandra, men kopplar ihop dem med en metalltråd - en ledare? Det ena ämnet vill fortfarande ge bort elektroner, och det andra vill fortfarande ta upp elektroner. Det enda sättet de kan göra det - är genom att skicka elektronerna genom ledaren. Vi har tillverkat… Ett batteri.

Vi har använt en kemisk reaktion för att skapa elektricitet. Den här grenen av kemi kallas för - elektrokemi. Att använda kemiska reaktioner för att skapa elektricitet, är ena halvan av området elektrokemi. Den andra halvan gör precis det omvända: här använder vi elektricitet för att utföra kemiska reaktioner. Ett exempel är när vi har en metall i förening med andra ämnen, och vi vill ha ut metallen i ren form.

Metaller som ingått förening med andra ämnen har givit bort elektroner - de har blivit positiva joner. Här har vi aluminiumjoner till exempel. När de har bildat en kemisk förening, har de gett bort tre elektroner var. Om vi vill få ut aluminiumet i ren, metallisk form, måste atomerna ta tillbaka tre elektroner var. Problemet är, att aluminium är ett ämne som ogärna tar upp elektroner - atomerna vill hellre vara kvar i jonform.

Vi måste tvinga på atomerna elektroner. Hur gör vi det? Med hjälp av elektricitet! Genom att koppla en sladd ansluten till ett batteri eller en annan strömkälla, trycker vi elektroner mot aluminiumjonerna. Då har de inget annat val än att ta upp elektroner, och vi har tvingat fram en kemisk reaktion - med hjälp av elektricitet.

De här två typerna av reaktioner är varandras motsatser. I det första exemplet vill ämnen reagera med varandra genom att flytta över elektroner. Vi låter dem få som de vill - men bara om elektronerna tar omvägen genom en sladd. I det andra exemplet vill inte jonerna reagera. Men vi tvingar dem - genom att trycka elektroner mot dem.

I det ena fallet skapas elektricitet genom en kemisk reaktion. I det andra fallet utför vi en kemisk reaktion med hjälp av elektricitet. Båda är exempel på elektro-kemi.