b'\n_START_ARTICLE_\nElektrokemija\n_START_PARAGRAPH_\nElektrokemija je veja kemije, ki se ukvarja z raziskovanjem kemijskih reakcij, ki potekajo v raztopinah na fazni meji med elektronskim prevodnikom (kovina ali polprevodnik) in ionskim prevodnikom (elektrolit). Pri elektrokemijskih reakcijah pride do prenosa elektronov med elektrodo in elektrolitom oziroma ionsko zvrstjo v raztopini._NEWLINE_Elektrokemijska reakcija je lahko spontana, njen potek pa je mogo\xc4\x8de usmerjati tudi s pomo\xc4\x8djo zunanje elektri\xc4\x8dne napetosti. V prvem primeru imamo opravka z galvanskim \xc4\x8dlenom, v drugem pa z elektrolitsko celico.\n_START_SECTION_\n16. do 18. stoletje\n_START_PARAGRAPH_\nElektri\xc4\x8dni pojavi so na Zemlji prisotni od samega za\xc4\x8detka, vendar jih je \xc4\x8dlovek za\xc4\x8del bolje razumevati \xc5\xa1ele v 16. stoletju. Angle\xc5\xa1ki znanstvenik William Gilbert je v tem stoletju kar 17 let posvetil eksperimentom z magnetizmom in v manj\xc5\xa1i meri tudi z elektriko, zaradi \xc4\x8desar je postal znan kot O\xc4\x8de magnetizma. Odkril je ve\xc4\x8d metod, s katerimi je izdeloval in izbolj\xc5\xa1eval magnete._NEWLINE_Leta 1663 je nem\xc5\xa1ki fizik Otto von Guericke izdelal prvi elektri\xc4\x8dni generator, ki je proizvajal stati\xc4\x8dno elektriko s pomo\xc4\x8djo trenja. Glavni sestavni del generatorja je bila velika \xc5\xbeveplova krogla, ulita v votlo stekleno kroglo in pritrjena na vrtljivo os. Krogla se je med vrtenjem drgnila ob krpo in se medtem nabila s stati\xc4\x8dno elektriko, ki so jo kasneje uporabili kot vir elektrike pri eksperimentih._NEWLINE_Sredi 18. stoletja je francoski kemik Fran\xc3\xa7ois de Cisternay du Fay odkril dva tipa stati\xc4\x8dne elektrike, poleg tega je odkril tudi, da se isti naboji med seboj odbijajo in nasprotni naboji med seboj privla\xc4\x8dijo. Du Fay je menil, da je elektrika sestavljena iz dveh fluidov: steklastega (pozitivnega) in smolnatega (negativnega). Pozitivni naboj dejansko dobimo, ko s pomo\xc4\x8djo krpe nabijemo stekleno palico, negativnega pa, \xc4\x8de namesto stekla uporabimo jantar. Du Fayeva ideja je predstavljala difluidno teorijo elektrike, ki jo je \xc4\x8dez nekaj let Benjamin Franklin ovrgel s svojo monofluidno teorijo elektrike. Poskusi z elektri\xc4\x8dnim nabojem so privedli do novih odkritij; leta 1781 je Charles-Augustin de Coulomb razvil zakon o elektrostatskih privlakih._NEWLINE_V poznem 18. stoletju je italijanski fiziolog, anatom in fizik Luigi Galvani postavil temeljni kamen elektrokemije s svojim znamenitim poskusom z \xc5\xbeabjimi kraki. Povezavo med kemijsko reakcijo in elektriko je opisal v delu "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" (slovensko O vplivu elektrike na gibanje mi\xc5\xa1ic). V delu je Galvani predpostavil, da \xc5\xbeivalsko tkivo vsebuje (do tedaj prezrto) vitalno silo, ki aktivira \xc5\xbeivce in mi\xc5\xa1ice, in jo poimenoval "\xc5\xbeivalska elektrika". Verjel je, da je nova sila oblika elektrike in jo postavil ob bok "naravni elektriki", ki jo povzro\xc4\x8dajo bliski in "umetni elektriki", ki jo je mogo\xc4\x8de ustvariti s trenjem ustreznih teles.\n_START_SECTION_\n19. stoletje\n_START_PARAGRAPH_\nGalvanijevi znanstveni kolegi so njegovo teorijo v splo\xc5\xa1nem sprejeli, vendar se je kmalu izkazala za pomanjkljivo. Leta 1800 je Luigi Galvani, kot rezultat nestrinjanja z idejo o \xc5\xbeivalski elektriki izumil voltni steber, predhodnika elektri\xc4\x8dne baterije, ki je proizvajal stabilen elektri\xc4\x8dni tok. Volta je ugotovil, da dobi najbolj\xc5\xa1o baterijo, ko je kot par razli\xc4\x8dnih kovin uporabil cink in srebro. Na za\xc4\x8detku je izvajal eksperimente s posameznimi celicami, ki jih je povezal zaporedno. Celico je sestavil iz vinske \xc4\x8da\xc5\xa1e, ki jo je napolnil s slanico v katero je potopil elektrodi iz dveh razli\xc4\x8dnih kovin. V voltnem oziroma galvanskem stebru je vinske \xc4\x8da\xc5\xa1e zamenjal s kartonskimi, ki jih je prej namo\xc4\x8dil v slanico (\xc5\xa1tevilo celic, ki jih je lahko uporabil in posledi\xc4\x8dno napetost, ki jo je proizvajal steber, je omejeval pritisk, ki je v spodnjem delu stebra iz kartonskih \xc4\x8da\xc5\xa1ic iztisnil slanico)._NEWLINE_Prav tako je leta 1800 Williamu Nicholsonu in Johannu Wilhelm Ritterju s pomo\xc4\x8djo elektrolize razgraditi vodo na kisik in vodik. Kmalu za tem je Ritter odkril \xc5\xa1e proces galvanizacije. Pri svojem delu je opazil, da sta koli\xc4\x8dina kovine in koli\xc4\x8dina kisika, ki se pri elektroliznem postopku izlo\xc4\x8dita odvisna od razdalje med elektrodama. V 1801. je Ritter prvi\xc4\x8d opazil termoelektri\xc4\x8dne tokove in sodeloval pri Thomas Johann Seebeckovemu odkritju termoelektrike._NEWLINE_V prvem desetletju 19. stoletja je William Hyde Wollatson izbolj\xc5\xa1al galvanski steber, Sir Humpry Davy pa je na podlagi svojih eksperimentov z elektrolizo pri\xc5\xa1el do zaklju\xc4\x8dka, da elektri\xc4\x8dno napetost v preprostih elektrolitskih celicah generira kemijska reakcija, ki se vzpostavi med dvema substancama z nasprotnim nabojem. Njegovo delo je vodilo k odkritju natrija, kalija in kmalu tudi zemljo alkalijskih kovin v letu 1808._NEWLINE_Hans Christian \xc3\x98rsted je leta 1820 odkril magnetni efekt, ki ga proizvajajo elektri\xc4\x8dni tokovi in postavil nov mejnik v razvoju znanosti, nadaljnje delo na podro\xc4\x8dju elektromagnetizma pa prepustil drugim. Andr\xc3\xa9-Marie Amp\xc3\xa8re je \xc3\x98rstedov eksperiment kmalu ponovil in ga formuliral \xc5\xa1e matemati\xc4\x8dno._NEWLINE_Leta 1821 je estonsko-nem\xc5\xa1ki fizik Thomas Johann Seebeck pokazal, da se med dvema kovinama vzpostavi elektri\xc4\x8dna napetost, \xc4\x8de sta spoja med kovinama na razli\xc4\x8dnih temperaturah in odkril termo\xc4\x8dlen._NEWLINE_Leta 1827 je Georg Ohm v knjigi "Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet" (sl. Matemati\xc4\x8dno obravnavani galvanski krogi), v kateri je obravnaval celotno teorijo elektrike, izpeljal sloviti zakon._NEWLINE_Michael Faraday je na osnovi eksperimentov leta 1832 objavil dva zakona elektrokemije. Leta 1836 je John Daniell izumil primarno celico, pri kateri se med proizvodnjo elektrike izlo\xc4\x8dal vodik. Re\xc5\xa1il je tudi problem polarizacije in ugotovil, da amalgamacija cinka z \xc5\xbeivim srebrom v baterijah proizvede bolj\xc5\xa1o napetost._NEWLINE_Prve gorivne celice je leta 1839 izumil William Grove, leta 1846 je Wilhelm Weber razvil elektrodinamometer, leta 1866 pa je Georges Leclanch\xc3\xa9 patentiral novo celico na osnovi cinka in ogljika, ki je postala predhodnica prvi splo\xc5\xa1no uporabljani bateriji._NEWLINE_Leta 1884 je Svante August Arrhenius objavil tezo o "Recherches sur la conductibilit\xc3\xa9 galvanique des \xc3\xa9lectrolytes" (sl. Raziskave o galvanski prevodnosti elektrolitov). Iz dobljenih rezultatov je avtor sklepal, da v vodi raztopleni elektroliti do dol\xc4\x8dene mere razpadejo (disocirajo) v nasprotno nabite pozitivne (katione) in negativne ione (anione). Leta 1886 je delo nadgradil Friedrich Ostwald in povezal elektri\xc4\x8dno prevodnost z elektrolitsko disociacijo organskih kislin._NEWLINE_Paul H\xc3\xa9roult in Charles M. Hall sta leta 1886 po principih, ki jih je opisal Faraday, razvila uspe\xc5\xa1no metodo za pridobivanje aluminija._NEWLINE_Leta 1888 je Walther Hermann Nernst objavil teorijo o elektromotivni sili galvanskih \xc4\x8dlenov, leto kasneje pa je pokazal, kako lahko tokovno-napetostne karakteristike galvanskih \xc4\x8dlenov lahko uporabimo za izra\xc4\x8dun spremembe proste energije in teorijo povezal z matemati\xc4\x8dno ena\xc4\x8dbo. Nernstova ena\xc4\x8dba opisuje razmerje med napetostjo in sestavo galvanskega \xc4\x8dlena._NEWLINE_Leta 1898 je Fritz Haber ugotovil, da pri elektrolitskih procesih s konstantno napetostjo katode dobimo dobro definirane produkte redukcije. Istega leta je razlo\xc5\xbeil postopno redukcijo nitrobenzena na katodi, reakcija pa je postala model za druge podbne reakcije.\n_START_SECTION_\nRedoks reakcije\n_START_PARAGRAPH_\nElektrokemijski procesi vklju\xc4\x8dujejo redoks reakcije, pri katerih pride do prenosa elektrona iz/na molekulo ali ion. Zvrsti, ki sodeluje pri redoks reakciji se pri tem spremeni oksidacijsko stanje. Reakcija lahko pote\xc4\x8de pod vplivom zunanje elektri\xc4\x8dne napetosti, ali pa tako da se sprosti kemijska energija.\n_START_SECTION_\nOksidacija in redukcija\n_START_PARAGRAPH_\nAtome, ione in molekule, ki sodelujejo v elektrokemijski reakciji lahko okarakteriziramo glede na razliko med \xc5\xa1tevilom elektronov in \xc5\xa1tevilom protonov. Razlika predstavlja oksidacijsko stanje zvrsti, ki je lahko pozitivno (ozna\xc4\x8dimo s +) ali pa negativno (ozna\xc4\x8dimo z -). Na primer, kloridni ion Cl\xe2\x81\xbb ima oksidacijsko stanje -1. Atomu ali ionu, ki elektron odda drugemu atou ali ionu, se oksidacijsko stanje pove\xc4\x8da, sprejemniku negativno nabitega elektrona pa se oksidacijsko stanje zmanj\xc5\xa1a. Oksidacija in redukcija vedno potekata v medsebojni soodvisnoti; ena zvrst se oksidira, medtem ko se druga reducira. Pojav zaradi tega imenujemo redoks reakcija._NEWLINE_Pri reakciji med elementarnim natrijem in elementarnim klorom natrijev atom odda elektron in prevzame oksidacijsko \xc5\xa1tevilo +1, klorov atom pa elektron sprejme, pri \xc4\x8demer se mu oksidacijsko \xc5\xa1tevilo zmanj\xc5\xa1a na -1. Predznak oksidacijskega stanja (pozitivno ali negativno) predstavlja dejanski naboj posameznega iona. Zaradi privlaka nasprotno nabitih natrijevih in kloridnih ionov se med njima vzpostavi ionska vez_NEWLINE_Izgubo oziroma oddajanje elektronov iz atoma ali molekule imenujemo oksidacija, sprejemanje elektronov pa redukcija. V kovalentni vezi, kjer se elektroni razdelijo med dva ali ve\xc4\x8d atomov z ve\xc4\x8djo razliko v elektronegativnosti se pri dolo\xc4\x8danju oksidacijskega stanja elektron dodeli atomu z najve\xc4\x8djo elektronegativnostjo. Najbolj elektonegativni atomi imajo potemtakem najni\xc5\xbeje oksidacijsko \xc5\xa1tevilo._NEWLINE_Atom ali molekula, ki pri redoks reakciji izgubi elektrone se imenuje reducent, zvrst ki sprejme elektrone pa oksidant. Reducenti se pri redoks reakcijah vedno oksidirajo, oksidanti pa reducirajo. Najbolj reprezentativen oksidant je kisik, po katerem je oksidacija tudi dobia ime (iz gr\xc5\xa1kega korena \xe1\xbd\x80\xce\xbe\xcf\x8d\xcf\x82: oxys), vendar ni edini. Kljub imenu pri oksidaciji ni nujna prisotnost kisika. Plamen lahko gori tudi v prisotnosti drugega oksidanta, na primer floura. Plameni, kjer kot oksidant uporabimo fluor gorijo bolj intenzivno, ker je fluor mo\xc4\x8dnej\xc5\xa1i oksidant (ima ve\xc4\x8djo elektronegativnost) kot kisik._NEWLINE_Vezava kisika na atom ali molekulo privede do oksidacije zvrsti (medtem ko se kisik reducira). Na primer, pri oksidaciji oktana s kisikom, pri kateri nastane ogljikov dioksid in voda, imata na za\xc4\x8detku tako kisik kot ogljik oksidacijsko stanje 0. Pri nastanku CO\xe2\x82\x82 ogljik izgubi \xc5\xa1tiri elektrone in postane C\xe2\x81\xb4\xe2\x81\xba, vsak kisikov atom pa dobi dva elektrona in postane O\xc2\xb2\xe2\x81\xbb. V organskih spojinah, kot sta na primer propan ali metanol izguba atoma vodika predstavlja oksidacijo molekule. Ko vodikov atom izstopi iz molekule s seboj vzame elektron, ki se porabi za nastanek druge kovalentne vezi z nekovino. Nasprotno, pri odstranjevanju kisikovega atoma ali dodajanju vodikovega atoma na molekulo pote\xc4\x8de redukcija.\n_START_SECTION_\nUrejanje redoks reakcij\n_START_PARAGRAPH_\nElektrokemijske reakcije v vodnih medijih so la\xc5\xbee razumljive, \xc4\x8de jih urejamo s pomo\xc4\x8djo ionsko-elektronske metode. K posameznim reakcijam elektrokemijskega pol\xc4\x8dlena dodamo elektrone, H\xe2\x81\xba, OH\xe2\x81\xbb in H\xe2\x82\x82O, s katerimi kompenziramo spremembe oksidacijskega stanja.\n_START_SECTION_\nUporaba elektrokemije\n_START_PARAGRAPH_\nTako v naravi kot v industriji potekajo razli\xc4\x8dni elektrokemijski procesi. Elektrokemija se uporablja pri nanosu kovinskih in oksidnih plasti na razli\xc4\x8dne materiale, pa tudi pri detekciji alkohola z alkotesti v izdihanem zraku preko redoks reakcije, v kateri nastopa etanol. Nastanek kemijske energije preko fotosinteze je nedvomno eden izmed pomembnej\xc5\xa1ih elektrokemijskih procesov, kot tudi proizvodnja kovin, kot sta aluminij in titan iz njihovih rud. Na osnovi redoks reakcije delujejo tudi nekatere aparature za dolo\xc4\x8devanje krvnega sladkorja pri bolnikih z sladkorno boleznijo._NEWLINE_Elektri\xc4\x8dni tokovi \xc5\xbeiv\xc4\x8dnih impulzov v nevronih delujejo na osnovi prehajanja kalijevih in natrijevih ionov preko celi\xc4\x8dnih membran. Nekatere \xc5\xbeivali, kot so elektri\xc4\x8dni skati (Torpediniformes), lahko ustvarijo zelo visoko napetost (od 8 do 220 V, odvisno od vrste) v specializiranih celicah, imenovanih elektrociti, s katerimi v napadu onemogo\xc4\x8dijo mnogo ve\xc4\x8dje \xc5\xbeivali, bodisi za namene prehranjevanja bodisi za obrambo.'