Zdieľam:
Čo sú anóda a katóda?
anódy a katódy sú to typy elektród, ktoré sa nachádzajú v elektrochemických článkoch. Sú to zariadenia schopné produkovať elektrickú energiu prostredníctvom chemickej reakcie. Najviac používané elektrochemické články sú batérie.
Existujú dva typy elektrochemických článkov, elektrolytické články a galvanické alebo galvanické články. V elektrolytických bunkách sa chemická reakcia, ktorá produkuje energiu, nestane spontánne, ale elektrický prúd sa transformuje na chemickú reakciu redukcie oxidácie..
Galvanický článok sa skladá z dvoch polovičných buniek. Sú spojené dvoma prvkami, kovovým vodičom a soľným mostom.
Elektrický vodič, ako napovedá jeho názov, vedie elektrinu, pretože má veľmi malý odpor voči pohybu elektrického náboja. Najlepšie ovládače sú zvyčajne kovy.
Soľný mostík je trubica, ktorá spája dve polovičné bunky, pričom zachováva elektrický kontakt toho istého článku, a bez toho, aby sa nechali komponenty každej bunky spojiť Každá polovica galvanického článku obsahuje elektródu a elektrolyt.
Keď nastane chemická reakcia, jedna z polovičných buniek stráca elektróny na svoju elektródu prostredníctvom oxidačného procesu; zatiaľ čo druhý získava elektróny pre svoju elektródu, prostredníctvom redukčného procesu.
Oxidačné procesy prebiehajú na anóde a redukčné procesy na katóde
Definícia anódy a katódy
anóda
Názov anódy pochádza z gréckeho ανά (aná): nahor a οδός (odós): cesta. Faraday bol ten, kto razil tento termín v 19. storočí.
Najlepšou definíciou anódy je elektróda, ktorá stráca elektróny v oxidačnej reakcii. Za normálnych okolností je spojený s kladným pólom tranzitu elektrického prúdu, nie je to však vždy tak.
Hoci v batériách je anóda kladným pólom, v LED svetlách je to naopak, anóda je záporný pól.
Normálne je smer elektrického prúdu definovaný, čo ho oceňuje ako pocit voľných nábojov, ale ak vodič nie je kovový, kladné náboje, ktoré sa vytvárajú, sa prenášajú na externý vodič..
Tento pohyb znamená, že máme kladné a záporné náboje, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch, takže sa hovorí, že smer prúdu je cestou pozitívnych nábojov katiónov, ktoré sú v anóde smerom k zápornému náboju anód nájdené na katóde.
V galvanických článkoch, ktoré majú kovový vodič, prúd vznikajúci v reakcii sleduje dráhu od kladného pólu k zápornému pólu..
Ale v elektrolytických článkoch, ktoré nemajú kovový vodič, ale elektrolyt, možno nájsť ióny s kladným a záporným nábojom, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch.
Termionické anódy prijímajú väčšinu elektrónov, ktoré pochádzajú z katódy, ohrievajú anódu a musia nájsť spôsob, ako sa rozptýliť. Toto teplo sa vytvára v napätí, ktoré nastáva medzi elektrónmi.
Špeciálne anódy
Existuje typ špeciálnych anód, ako napríklad tie, ktoré sa nachádzajú v röntgenových lúčoch, pričom energia produkovaná elektrónmi produkuje okrem týchto röntgenových lúčov veľkú energiu, ktorá ohrieva anódu..
Toto teplo sa vyskytuje pri rozdielnom napätí medzi oboma elektródami a pôsobí na elektróny. Keď sa elektróny pohybujú v elektrickom prúde, narazia na anódu prenášajúcu teplo.
katóda
Katóda je elektróda so záporným nábojom, ktorá v chemickej reakcii prechádza redukčnou reakciou, kde sa jej oxidačný stav znižuje, keď prijíma elektróny..
Rovnako ako u anódy, to bol Faraday, kto navrhol termín katóda, ktorá pochádza z gréckeho κατά [catá]: 'dole', a ὁδός [odós]: 'camino'. Pri tejto elektróde sa mu záporný náboj pripisoval v čase.
Tento prístup bol nepravdivý, pretože v závislosti od zariadenia, v ktorom sa nachádza, má záťaž alebo iné.
Tento vzťah so záporným pólom, rovnako ako s anódou, vychádza z predpokladu, že prúd prúdi z kladného pólu k zápornému pólu. To vzniká vo vnútri galvanického článku.
Vo vnútri elektrolytických článkov môžu prostriedky prenosu energie, ktoré nie sú v kovu, ale v elektrolyte, koexistovať negatívne a pozitívne ióny, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch. Ale po dohode sa hovorí, že prúd prechádza z anódy na katódu.
Špeciálne katódy
Jedným typom špecifických katód sú termionické katódy. V nich katóda emituje elektróny účinkom tepla.
V termických ventiloch sa môže katóda zohrievať cirkuláciou vykurovacieho prúdu vo vlákne, ktoré je s ním spojené..
Bilančná reakcia
Ak vezmeme galvanickú bunku, ktorá je najbežnejšou elektrochemickou bunkou, môžeme vytvoriť rovnovážnu reakciu, ktorá je generovaná.
Každá polovica článku, ktorá tvorí galvanický článok, má charakteristické napätie známe ako redukčný potenciál. V každej polovici bunky dochádza k oxidačnej reakcii medzi rôznymi iónmi.
Keď táto reakcia dosiahne rovnováhu, bunka nemôže poskytnúť viac napätia. V tomto čase bude mať oxidácia, ktorá sa odohráva v polkruhu tohto momentu, pozitívnu hodnotu, čím bližšie ste k rovnováhe. Potenciál reakcie bude väčší, čím sa dosiahne rovnováha.
Keď je anóda v rovnováhe, začína strácať elektróny, ktoré prechádzajú cez vodič na katódu.
Na katóde dochádza k redukčnej reakcii, čím ďalej je od potenciálnejšej rovnováhy, reakcia prebieha tak, ako sa uskutočňuje a odoberá elektróny, ktoré pochádzajú z anódy..
referencie
- HUHEEY, James E., et al.Anorganická chémia: princípy štruktúry a reaktivity. Pearson Education India, 2006.
- SIENKO, Michell J.; ROBERT, A.Chémia: princípy a vlastnosti. New York, USA: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E.Všeobecná chémia: princípy a štruktúra. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., et al.Všeobecná chémia. Medziamerický vzdelávací fond, 1977.
- MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile N.Chémia: princípy a reakcie. Cengage Learning, 2015.
- BABOR, Joseph A.; BABOR, JoseJoseph A.; AZNÁREZ, José Ibarz.Moderná všeobecná chémia: úvod do fyzikálnej chémie a vynikajúcej deskriptívnej chémie (anorganická, organická a biochemická). Marin, 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrochemické reakcie. Toray-Masson, 1969.