Elektrokimika energia elektrikoa eta energia kimikoaren arteko konbertsioa ikertzen duen kimikaren adarra da Erreakzio kimikoen bidez elektrizitatea lor daiteke hori da piletan edo baterietan gertatzen dena Bestalde korronte elektriko batek bultza dezake erreakzio kimiko bat adibidez elektrolisian Bi kasuetan ematen diren erreakzioek erreakzio elektrokimiko izena hartzen dute Erreakzio elektrokimiko hauek ioi positiboek negatiboekin duten elkarrekintzan oinarritzen dira ioi negatiboak ioi positiboak erakarri egiten ditu korronte elektrikoa sortuz  Historia  XVIII mende amaieran ilustrazio garaian Luigi Galvani anatomista eta mediku italiarrak definitu zuen lehenengoz elektrokimika kontzeptua modu zientifiko batean igelen hanketatik elektrizitatea pasatzen zela ohartu zenean Ondorengo ekarpenak Alessandro Volta fisikari italiarrak egin zituen lehen bateria sortu zuenean XIX mende erdialdean Michael Faradayek eta John Daniellek elektrokimikaren azterketa egin eta zenbait kontzeptu argitu zituzten Mende amaieran elektrokimikak zenbait alorretan eragin zuen hala nola elektrolitoen eroankortasunean eta baterien modelatze matematikoan XX mendetik aurrera elektrokimikak zenbait aurkikuntza ekarri zituen besteak beste elektroiaren karga aurkitu zen Bronsted eta Lowry azido eta baseen teoria modernoa ezarri zen eta medikuntza zein biologian gai ugari ikertu ahal izan ziren esaterako elektroforesia  Erredox erreakzioak  Erredox erreakzioak espezie kimikoen arteko elektroien transferentzian oinarritzen diren erreakzio kimikoak dira Espezieetako batek elektroiak galduko ditu hau da oxidatu egingo da Elektroien galera horrek bere oxidazio zenbakia positiboagoa izatea eragingo du Beste espezieak ordea irabazi egingo ditu elektroiak erreduzitu egingo da Bere oxidazio zenbakia beraz negatiboagoa bihurtuko da Espezie bat oxidatzen deneko erreakzioari oxidazio deritzogu eta espeziea erreduzitu egin bada erredukzio Honakoa erredox erreakzio baten adibidea da Cu2  Zn  displaystyle longrightarrow  Zn2  Cu Erreakzio totala bi erdierreakziotan bana dezakegu Cu2  2e  displaystyle longrightarrow  Cu erredukzioa Zn  displaystyle longrightarrow  Zn2  2e oxidazioa Kupre katioiak bi elektroi irabazi ditu kupre metalikora pasatzeko eta alderantziz zink metalikoak bi elektroi galdu ditu Zinkaren oxidazioak kuprearen erredukzioa ahalbideratu duenez zinkak erreduktore moduan jokatu duela esaten dugu Bestalde kuprea oxidatzaile gisa aritu da zink metalikoaren oxidazioa eragin duelako  Pila elektrokimikoa  Pila elektrokimikoa erreakzio kimikoetatik abiatuz energia elektrikoa lortzea ahalbidetzen duen gailua da  Daniell pila  Zink metaliko zati bat jartzen badugu CuSO4 disoluzio batean bi erreakzio gertatuko dira batetik zink metalikoa disolbatu egingo da Zn2 katioi moduan eta bestetik disoluzioan zeuden Cu2 ioiak kupre metalikora erreduzituko dira elektrodoan Erredox errakzio hau bat batekoa izango da Cu2  Zn  displaystyle longrightarrow  Zn2  Cu Denbora pasa ahala disoluzioaren urdin kolorea argituz joango da Honen antzera kupre metalikozko alanbre bat jartzen badugu AgNO3 disoluzio batean zilar metalikoa sortuko da honen gainean eta disoluzioa urdinduz joango da Cu2 ioi hidratatuen presentziaren eraginez Demagun oraingoan zink eta kupre metalikoa jartzen ditugula konpartimentu ezberdinetan Konpartimentu batean ZnSO4 disoluzioa egongo da eta bestean CuSO4 irudian ikus daitekeen moduan Disoluzioak gatz zubi batez lotzen dira Gatz zubia disoluzio elektrolitiko geldoa duen hodi bat da KCl zkoa adibidez Hodiaren ertzak agaragarra bezalako material likatsu batekin estaltzen dira disoluzioak nahas ez daitezen Elektrodoak alanbre metaliko batez lotzen badira elektroiak zinkezko elektrodotik kuprezko elektrodora pasako dira Izan ere zinka oxidatu egingo da ezkerreko konpartimentuan eta Zn2 ioiak sortuko dira elektroiekin batera Elektroi horiek eragiten duten korrontearen bidez Cu2 ioiak kupre metalikora erreduzituko dira kuprezko elektrodoan Oxidatu den elektrodoari kasu honetan zinkezkoari anodo deitzen diogu Erreduzitu denari berriz katodoa Gatz zubiaren helburua zirkuitu elektrikoa osatzea da elektroien mugimendua ahalbidetzen duelarik Deskribatutako pila Daniell zelula bezala ezagutzen da eta zelula galbanikoaren edo boltaikoren adibide esanguratsuena da Zelula galbanikoen funtzionamendua erredox erreakzioetan oinarritzen da Zink eta kuprezko kasuan erredox erreakzioak bi erdierreakzio gisa adieraz daitezke Anodoa Zns  displaystyle longrightarrow  Zn2aq  2eKatodoa Cu2aq  2e  displaystyle longrightarrow  Cus Danielen pilaren diagrama honako hau da Zns  ZnSO4100M  CuSO4100M  Cus  Pila motak  Pilak transferentziazkoak eta transferentziarik gabekoak izan daitezke Transferentziazko piletan pareta porotsu edo gatzzubia dago bi disoluzioen artean Transferentziarik gabeko piletan aldiz elektrolito amankomuna dute eta pilaerdien artean ez dago banaketarik Transferentziazko pilen artean aipagarria da kontzentraziozko pila  Kontzentraziozko pilak  Mota honetako pila baten elektrodoak metal berdinarekin osatutakoak dira eta bi disoluzioetan dauden katioiak berdinak izango dira Bien arteko diferentzia disoluzioen kontzentrazioa da Esaterako ZnSO4 ren kontzentraziozko pila aztertuko dugu Zns  ZnSO4010M  ZnSO410M  Zns Katodoan zink metalikoa sortuko da disoluzioko katioiak kontsumituz Anodoan ordea zink metalikoa oxidatzen denez katioiak areagotzen dira Bi disoluzio horiek kontzentrazioak berdintzeko joera izango dutenez katodoan izan beharko dugu katioien kontzentrazio handiena eta anodoan txikiena Horrela erredox erreakzioak aurrera doazen heinean katodoko kontzentrazioa txikitu eta anodokoa handituko da bi kontzentrazioak berdindu arte Egoera horretara heltzean pilak ez du lanik egingo Honakoak dira erdierreakzioak Anodoa Zns  displaystyle longrightarrow  Zn2010M  2eKatodoa Zn210M  2e  displaystyle longrightarrow  Zns Osoa Zn210M  displaystyle longrightarrow  Zn2010M  Difusiozko pilak  Difusiozko pilak gai kimikoaren zabalkuntzak katioien eta anioien arteko elkarrekintza ahalbidetzen duenean gertatzen da anodoaren eta katodoaren arteko orekara heldu arte Gai kimokoaren kontzentrazioa faktore garrantzitsua da erreakzioan zabalkuntza eragingo den ala ez Oraindik asko aplikatzen ez diren pilak dira eta esperimentazio fasean daude ibilgailu elektrikoetan baino etorkizun handia dute difusio prozesuak gai kimikoaren pisua arindu egiten duelako  Erredukziopotentzialak  Pila baten potentziala Epila bi pilaerdien artean sortzen den potentzial diferentzia da Potentzial diferentzia hori baldintza estandarretan neurtu denean potentzial diferentzia estandar deritzogu E0 Elektrodo bakoitzaren erredukzio potentziala izango bagenu katodoaren E0 eta anodoaren E0 alegia bien arteko diferentzia kalkulatuz pila osoaren potentzial estandarra kalkulatuko genuke Baina pilaerdi isolatu bakoitzaren potentziala ez denez neurgarria beti beharko ditugu bi elektrodo eta beraien arteko potentzial diferentzia kalkulatuko dugu Arazoa saihesteko hidrogenoaren elektrodoa erreferentziazko elektrodotzat hartu da eta bere potentzial estandarra 0 izatea erabaki da hitzarmenez Horrela edozein pilaerdiren eta hidrogenozko pilaerdiaren artean sortzen den potentzial diferentzia izango da jakin nahi dugun elektrodo isolatu horren erredukzio potentziala Haq  e  displaystyle longrightarrow  1 2 displaystyle frac 12 H2 g E00V Hidrogenozko elektrodoan platinozko xafla bat sartzen da disoluzio azido batean eta elektrodoaren gainazalean hidrogeno gaseosoaren korronte bat pasarazten da 1bar Platinoaren gainazalak gasa adsorbatuko du Elektrodo baten potentziala jakiteko beraz hidrogenozko elektrodoaz baliatuko gara Gure muntaia neurtu nahi dugun elektrodoaren eta hidrogenoaren arteko pila bat izango da Pila horretan sortzen den potentzial diferentzia elektrodo ezezagunaren potentzialaren modulua izango da Hidrogenozko elektrodoak anodo gisa funtzionatzen badu beste elektrodoan eman da erredukzioa beraz hidrogenoa baino erredukzioahalmen handiagoa du eta ondorioz bere erredukziopotentziala positiboa izango da Hidrogenoaren elektrodoa katodo gisa aritu bada ordea neurtu nahi dugun elektrodoaren potentzialaren balioa negatiboa izango da Honako taula honetan zenbait elektrodoren erredukzio potentzial estandarrak E0 ageri dira  Zelula elektrokimikoen termodinamika  Pila baten potentzial diferentzia erreakzioaren energia askearen aldaketarekin zuzenki lotuta dago ekuazio honek adierazten duen moduan Δ G 0   n F E 0 displaystyle Delta G0nFE0 n trukatu den elektroi kopurua ΔG0 energia askearen aldaketa baldintza estandarretan F Faraday konstantea 96485 Cmol E0 pilaren potentzial estandarra Erreakzio bat presio eta tenperatura konstantepean ematen denean energia askearen aldaketaren zeinuak adieraziko digu prozesua berezkoa izango den edo ez Aldaketa horren balioa negatiboa baldin bada erreakzioa berezkoa izango da F eta nren balioak positiboak direla kontutan hartzen badugu E0 balioak positiboa izan beharko du ΔG0 negatiboa izan dadin Zelula elektrokimiko bati dagokion energia elektrokimikoa ΔrG duen zelula batekin erlazionatu ahal izateko zelulak itzulkorra izan behar du Kanpotik potentzial bat gehituko bagenu zelularen potentzial berekoa baina zeinuz kontrakoa ez litzateke erreakziorik gertatuko Aldiz kanpoko potentzialaren balioa infinitesimalki handitu edota txikituko bagenu zelularen berezko edo alderantzizko erreakzioa gertatuko litzateke Baldintza hauek betetzen dituen edozein zelula itzulkorra dela esaten da  Nernsten ekuazioa  Nernsten ekuazioa baldintza estandarretatik 1 M 1 atm 25 C kanpo dagoen pila baten potentziala kalkulatzeko erabiltzen da Walther Hermann Nernst kimikari alemaniarrak formulatu zuen 1889 urtean E  E 0  R T n F l n K a displaystyle EE_0frac RTnFlnK_a E zehaztutako baldintzetan pilaren potentziala E0 Baldintza estandarretan pilaren potentziala R Gasen konstantea T tenperatura Kelvinetan n transferitutako elektroi kantitatea F Faraday konstantea 96485 Cmol Ka Oreka konstante termodinamikoa  Oharrak   Erreferentziak   Bibliografia  FISICOQUÍMICA para las ciencias químicas y biológicas Raymond Chang 2008 ISBN13 9789701066522 ISBN10 9701066529 Termodinámica química Juan A Rodríguez Renuncio Juan J Ruiz Sánchez José S Urieta Navarro 1999 ISBN 8477385815  Kanpo estekak