Adesea există o problemă de a determina care dintre electrozi este catodul și care este anodul. Mai întâi trebuie să înțelegeți termenii.
Conţinut
Conceptul de catod și anod - o explicație simplă
În substanțele complexe, electronii sunt distribuiți neuniform între atomi din compuși. Ca rezultat al interacțiunii, particulele se deplasează de la un atom al unei substanțe la un atom al alteia. Reacția se numește redox. Pierderea de electroni se numește oxidare, iar elementul care donează electroni se numește agent reducător.
Adăugarea de electroni se numește reducere, elementul receptor în acest proces este agentul de oxidare. Transferul de electroni de la agentul de reducere la agentul de oxidare poate avea loc printr-un circuit extern, iar apoi poate fi folosit ca sursă de energie electrică.Dispozitivele în care energia unei reacții chimice este convertită în energie electrică se numesc celule galvanice.
Cel mai simplu exemplu clasic de celulă galvanică sunt două plăci realizate din metale diferite și scufundate într-o soluție de electrolit. Într-un astfel de sistem, oxidarea are loc pe un metal, iar reducerea are loc pe altul.
IMPORTANT! Electrodul la care are loc oxidarea se numește anod. Electrodul pe care are loc reducerea este catodul.
Din manualele școlare de chimie se cunoaște un exemplu de celulă galvanică cupru-zinc, care funcționează datorită energiei reacției dintre zinc și sulfatul de cupru. În dispozitivul Jacobi-Daniel, o placă de cupru este plasată într-o soluție de sulfat de cupru (electrod de cupru), o placă de zinc este scufundată într-o soluție de sulfat de zinc (electrod de zinc). Electrodul de zinc eliberează cationi soluției, creând în ea o sarcină pozitivă în exces, iar la electrodul de cupru soluția este epuizată în cationi, aici soluția este încărcată negativ.
Închiderea circuitului extern face ca electronii să treacă de la electrodul de zinc la electrodul de cupru. Relațiile de echilibru la granițele de fază sunt întrerupte. Are loc o reacție de oxidare-reducere.
Energia unei reacții chimice spontane este transformată în energie electrică.
Dacă o reacție chimică este provocată de energia externă a unui curent electric, are loc un proces numit electroliză. Procesele care au loc în timpul electrolizei sunt inversul proceselor care au loc în timpul funcționării unei celule galvanice.
ATENŢIE! Electrodul unde are loc reducerea se mai numește catod, dar în electroliză este încărcat negativ, în timp ce anodul este încărcat pozitiv.
Aplicații în electrochimie
Anozii și catozii participă la multe reacții chimice:
- Electroliză;
- Electroextractie;
- galvanizare;
- Electrotip.
Metalele sunt obținute prin electroliza compușilor topiți și a soluțiilor apoase, metalele sunt purificate de impurități și sunt extrase componente valoroase (rafinare electrolitică). Plăcile sunt turnate din metalul de curățat. Ele sunt plasate ca anozi în electrolizor. Sub influența unui curent electric, metalul se dizolvă. Cationii săi intră în soluție și sunt descărcați la catod, formând un depozit de metal pur. Impuritățile conținute în placa metalică originală necurățată fie rămân insolubile ca nămol anodic, fie trec în electrolit de unde sunt îndepărtate. Cuprul, nichelul, plumbul, aurul, argintul, staniul sunt supuse rafinarii electrolitice.
Electroextracția este procesul de separare a unui metal dintr-o soluție în timpul electrolizei. Pentru ca metalul să intre în soluție, acesta este tratat cu reactivi speciali. În timpul procesului, un metal de puritate ridicată este precipitat la catod. Așa se obține zincul, cuprul, cadmiul.
Pentru a evita coroziunea, pentru a da rezistență, pentru a decora produsul, suprafața unui metal este acoperită cu un strat al altuia. Acest proces se numește galvanizare.
Galvanizarea este procesul de obținere a copiilor de metal din obiecte în vrac prin electrodepunerea metalului.
Aplicare în dispozitive electronice cu vid
Principiul de funcționare a catodului și anodului într-un dispozitiv de vid poate fi demonstrat de o lampă cu electroni.Arată ca un vas închis ermetic, cu piese metalice în interior. Dispozitivul este utilizat pentru a rectifica, genera și converti semnale electrice. În funcție de numărul de electrozi, există:
- diode;
- triode;
- tetrode;
- pentode etc.
O diodă este un dispozitiv de vid cu doi electrozi, un catod și un anod. Catodul este conectat la polul negativ al sursei de alimentare, anodul - la cel pozitiv. Scopul catodului este de a emite electroni atunci când este încălzit de un curent electric la o anumită temperatură. Electronii emiși creează o sarcină spațială între catod și anod. Cei mai rapizi electroni se îndreaptă spre anod, depășind bariera potențială negativă a sarcinii spațiale. Anodul primește aceste particule. Un curent anodic este creat în circuitul extern. Fluxul electronic este controlat de electrozi suplimentari prin aplicarea unui potențial electric acestora. Cu ajutorul diodelor, curentul alternativ este transformat în curent continuu.
Aplicație în electronică
Astăzi, se folosesc tipuri de diode semiconductoare.
În electronică, proprietatea diodelor de a trece curentul în direcția înainte și de a nu trece în direcția opusă este utilizată pe scară largă.
Funcționarea LED-ului se bazează pe proprietatea cristalelor semiconductoare de a străluci atunci când un curent trece prin joncțiunea p-n în direcția înainte.
Surse galvanice de curent continuu - baterii
Sursele chimice de curent electric în care apar reacții reversibile se numesc baterii: sunt reîncărcate și utilizate în mod repetat.
În timpul funcționării unei baterii cu plumb, are loc o reacție redox.Plumbul metalic oxidează, donează electronii săi, reducând dioxidul de plumb, care acceptă electroni. Plumbul metalic dintr-o baterie este anodul și este încărcat negativ. Dioxidul de plumb este un catod și este încărcat pozitiv.
Pe măsură ce bateria se descarcă, substanțele catodului și anodului și electrolitul lor, acidul sulfuric, sunt consumate. Pentru a încărca bateria, aceasta este conectată la o sursă de curent (plus la plus, minus la minus). Direcția curentului este acum invers față de ceea ce era atunci când bateria a fost descărcată. Procesele electrochimice de pe electrozi sunt „inversate”. Acum electrodul de plumb devine catod, pe el are loc procesul de reducere, iar dioxidul de plumb devine anod, având loc procedura de oxidare. Bateria recreează substanțele necesare funcționării sale.
De ce există confuzie?
Problema apare din faptul că un anumit semn de încărcare nu poate fi atașat ferm de anod sau catod. Adesea, catodul este un electrod încărcat pozitiv, iar anodul este unul negativ. Adesea, dar nu întotdeauna. Totul depinde de procesul care are loc pe electrod.
ATENŢIE! Piesa care este plasată în electrolit poate fi atât anodul, cât și catodul. Totul depinde de scopul procesului: trebuie să puneți un alt strat de metal pe el sau să-l îndepărtați.
Cum se identifică anodul și catodul
În electrochimie, anodul este electrodul la care au loc procesele de oxidare, catodul este electrodul în care are loc reducerea.
Într-o diodă, robinetele sunt numite anod și catod. Curentul va curge prin diodă dacă robinetul anodului este conectat la „plus”, robinetul „catod” - la „minus”.
Pentru un LED nou cu contacte netăiate, anodul și catodul sunt determinate vizual după lungime. Catodul este mai scurt.
Dacă contactele sunt întrerupte, o baterie atașată la ele va ajuta. Lumina va apărea când polaritățile se potrivesc.
Semn anod și catod
În electrochimie, este mai corect să vorbim nu despre semnele sarcinilor electrozilor, ci despre procesele care se desfășoară pe ei. Reacția de reducere are loc la catod, iar reacția de oxidare are loc la anod.
În electrotehnică, pentru fluxul de curent, catodul este conectat la polul negativ al sursei de curent, anodul la cel pozitiv.
Articole similare:
