Kaj so anoda in katoda?



The anodo in katodo to so vrste elektrod, ki jih najdemo v elektrokemičnih celicah. To so naprave, ki lahko proizvajajo električno energijo s kemično reakcijo. Najpogosteje uporabljene elektrokemijske celice so baterije.

Obstajata dve vrsti elektrokemijskih celic, elektrolitske celice in galvanske ali voltaične celice. V elektrolitskih celicah se kemijska reakcija, ki proizvaja energijo, ne zgodi spontano, vendar se električni tok pretvori v kemijsko reakcijo oksidacije-redukcije..

Galvanska celica je sestavljena iz dveh polocelic. Povezani sta z dvema elementoma, kovinskim vodnikom in solnim mostom.

Električni vodnik, kot že ime pove, vodi elektriko, ker ima zelo malo upora proti gibanju električnega naboja. Najboljši vozniki so običajno kovine.

Solni most je cev, ki povezuje dve pol-celici, hkrati pa ohranja električni stik iste celice, ne da bi se pri tem vključile komponente vsake celice, vsaka polovica celice galvanske celice pa vsebuje elektrodo in elektrolit..

Ko pride do kemične reakcije, ena od polovic celic izgubi elektrone na svoji elektrodi skozi proces oksidacije; medtem ko drugi pridobi elektrone za svojo elektrodo, skozi postopek redukcije.

 Procesi oksidacije se odvijajo na anodi in postopki redukcije na katodi

Opredelitev anode in katode

Anoda

Ime anode prihaja iz grškega ανά (aná): navzgor, in οδός (odós): pot. Faraday je bil ta, ki je skoval ta izraz v 19. stoletju.

Najboljša definicija anode je elektroda, ki pri oksidacijski reakciji izgubi elektrone. Običajno je povezan s pozitivnim polom tranzita električnega toka, vendar to ni vedno tako.

Čeprav je v baterijah anoda pozitivni pol, je v LED luči nasprotno, anoda je negativna pol..

Običajno je določena smer električnega toka, ki jo ocenjuje kot občutek prostih nabojev, če pa vodnik ni kovinski, se pozitivni naboji, ki nastanejo, prenesejo na zunanji vodnik..

To gibanje pomeni, da imamo pozitivne in negativne naboje, ki se gibljejo v nasprotnih smereh, zato je rečeno, da je smer toka pot pozitivnih nabojev kationov, ki so v anodi proti negativnemu naboju anod. v katodi.

V galvanskih celicah, ki imajo kovinski prevodnik, tok, ki nastane v reakciji, sledi poti od pozitivnega pola do negativnega.

Toda v elektrolitskih celicah, ki nimajo kovinskega prevodnika, ampak elektrolita, lahko najdemo ione s pozitivnim in negativnim nabojem, ki se gibljejo v nasprotnih smereh.

Termionske anode prejmejo večino elektronov, ki prihajajo iz katode, segrejejo anodo in morajo najti način, da se raztopijo. Ta toplota nastane v napetosti, ki se pojavi med elektroni.

Posebne anode

Obstaja vrsta posebnih anod, kot so tiste, ki jih najdemo znotraj rentgenskih žarkov, v teh ceveh energija, ki jo proizvajajo elektroni, poleg tega, da proizvaja rentgenske žarke, ustvari veliko energijo, ki ogreva anodo..

Ta toplota se pojavi pri različni napetosti med obema elektrodama in tlaka na elektrone. Ko se elektroni gibljejo v električnem toku, zadenejo anodo, ki oddaja toploto.

Katoda

Katoda je elektroda z negativnim nabojem, ki v kemijski reakciji preide v reakcijo redukcije, kjer se oksidacijsko stanje zmanjša, ko prejme elektrone..

Tako kot pri anodi je Faraday predlagal izraz katodo, ki prihaja iz grškega κατά [catá]: "navzdol", in ὁδός [odós]: "camino". Pri tej elektrodi ji je bil sčasoma pripisan negativen naboj.

Ta pristop je bil napačen, saj je glede na napravo, v kateri se nahaja, obremenitev ali drugo.

Ta odnos z negativnim polom, tako kot z anodo, izhaja iz predpostavke, da tok teče od pozitivnega pola do negativnega pola. To nastane znotraj galvanske celice.

Znotraj elektrolitskih celic lahko sredstva za prenos energije, ki niso v kovini, temveč v elektrolitu, obstajajo negativni in pozitivni ioni, ki se gibljejo v nasprotnih smereh. Po dogovoru pravijo, da tok teče od anode do katode.

Posebne katode

Ena vrsta posebnih katod je termionska katoda. Pri njih katoda oddaja elektrone z učinkom toplote.

V termionskih ventilih se katoda lahko segreje s kroženjem grelnega toka v žarilni nitki, ki je povezana z njo.

Reakcija ravnotežja

Če vzamemo galvansko celico, ki je najpogostejša elektrokemijska celica, lahko formuliramo ravnotežno reakcijo, ki se ustvari..

Vsaka polkovna celica, ki sestavlja galvansko celico, ima značilno napetost, znano kot potencial redukcije. V vsaki polovici celice pride do reakcije oksidacije med različnimi ioni.

Ko ta reakcija doseže ravnovesje, celica ne more zagotoviti več napetosti. V tem času bo imela oksidacija, ki se dogaja v pol-celici tega trenutka, pozitivno vrednost, bližje ste ravnotežju. Potencial reakcije bo večji, ko bo doseženo bolj ravnovesje.

Ko je anoda v ravnotežju, začne izgubljati elektrone, ki preidejo skozi vodnik do katode.

Na katodi poteka redukcijska reakcija, dlje ko je od potencialnega ravnovesja, bo reakcija potekala, ko bo potekala, in vzela elektrone, ki prihajajo iz anode..

Reference

  1. HUHEEY, James E., et al.Anorganska kemija: principi strukture in reaktivnosti. Pearson Education India, 2006.
  2. SIENKO, Michell J.; ROBERT, A.Kemija: načela in lastnosti. New York, ZDA: McGraw-Hill, 1966.
  3. BRADY, James E.Splošna kemija: načela in struktura. Wiley, 1990.
  4. PETRUCCI, Ralph H., et al.Splošna kemija. Medameriški izobraževalni sklad, 1977.
  5. MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile N.Kemija: načela in reakcije. Učenje Cengage, 2015.
  6. BABOR, Joseph A.; BABOR, JoseJoseph A.; AZNÁREZ, José Ibarz.Sodobna splošna kemija: uvod v fizikalno kemijo in vrhunska deskriptivna kemija (anorganska, organska in biokemična). Marin, 1979.
  7. CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrokemijske reakcije. Toray-Masson, 1969.