Ofta finns det ett problem med att bestämma vilken av elektroderna som är katoden och vilken som är anoden. Först måste du förstå villkoren.
Innehåll
Begreppet katod och anod - en enkel förklaring
I komplexa ämnen är elektroner ojämnt fördelade mellan atomer i föreningar. Som ett resultat av interaktionen flyttar partiklar från en atom av ett ämne till en atom av ett annat. Reaktionen kallas redox. Förlusten av elektroner kallas oxidation, och grundämnet som donerar elektroner kallas ett reduktionsmedel.
Tillsatsen av elektroner kallas reduktion, det mottagande elementet i denna process är oxidationsmedlet. Överföringen av elektroner från reduktionsmedlet till oxidationsmedlet kan ske genom en extern krets, och sedan kan den användas som en källa för elektrisk energi.Enheter där energin från en kemisk reaktion omvandlas till elektrisk energi kallas galvaniska celler.
Det enklaste klassiska exemplet på en galvanisk cell är två plattor gjorda av olika metaller och nedsänkta i en elektrolytlösning. I ett sådant system sker oxidation på en metall och reduktion sker på en annan.
VIKTIG! Elektroden vid vilken oxidation sker kallas anoden. Elektroden på vilken reduktionen sker är katoden.
Från skolkemi läroböcker är ett exempel på en koppar-zink galvanisk cell känt, som fungerar på grund av energin i reaktionen mellan zink och kopparsulfat. I Jacobi-Daniel-anordningen placeras en kopparplatta i en kopparsulfatlösning (kopparelektrod), en zinkplatta nedsänks i en zinksulfatlösning (zinkelektrod). Zinkelektroden avger katjoner till lösningen och skapar en överskottsladdning i den, och vid kopparelektroden är lösningen utarmad på katjoner, här är lösningen negativt laddad.
Att stänga den externa kretsen gör att elektroner strömmar från zinkelektroden till kopparelektroden. Jämviktsrelationer vid fasgränserna avbryts. En oxidations-reduktionsreaktion äger rum.
Energin från en spontan kemisk reaktion omvandlas till elektrisk energi.
Om en kemisk reaktion framkallas av extern energi av en elektrisk ström, sker en process som kallas elektrolys. De processer som sker under elektrolys är de omvända till de processer som sker under driften av en galvanisk cell.
UPPMÄRKSAMHET! Elektroden där reduktionen sker kallas även katoden, men vid elektrolys är den negativt laddad medan anoden är positivt laddad.
Tillämpning inom elektrokemi
Anoder och katoder deltar i många kemiska reaktioner:
- Elektrolys;
- Elektroextraktion;
- galvanisering;
- Elektrotyp.
Metaller erhålls genom elektrolys av smälta föreningar och vattenlösningar, metaller renas från föroreningar och värdefulla komponenter extraheras (elektrolytisk raffinering). Plåtar gjuts av metallen som ska rengöras. De placeras som anoder i elektrolysatorn. Under påverkan av en elektrisk ström genomgår metallen upplösning. Dess katjoner går i lösning och släpps ut vid katoden och bildar en avlagring av ren metall. Föroreningarna som finns i den ursprungliga orenade metallplattan förblir antingen olösliga som anodslam eller passerar in i elektrolyten där de avlägsnas. Koppar, nickel, bly, guld, silver, tenn utsätts för elektrolytisk raffinering.
Elektroextraktion är processen att separera en metall från en lösning under elektrolys. För att metallen ska gå i lösning behandlas den med speciella reagenser. Under processen fälls en metall med hög renhet ut vid katoden. Så erhålls zink, koppar, kadmium.
För att undvika korrosion, för att ge styrka, för att dekorera produkten, är ytan på en metall täckt med ett lager av en annan. Denna process kallas galvanisering.
Galvanisering är processen att erhålla metallkopior från bulkföremål genom metallelektrodeponering.
Applikation i vakuum elektroniska enheter
Principen för driften av katoden och anoden i en vakuumanordning kan demonstreras av en elektronlampa.Det ser ut som ett hermetiskt tillslutet kärl med metalldelar inuti. Enheten används för att korrigera, generera och omvandla elektriska signaler. Beroende på antalet elektroder finns det:
- dioder;
- trioder;
- tetroder;
- pentoder etc.
En diod är en vakuumanordning med två elektroder, en katod och en anod. Katoden är ansluten till strömkällans negativa pol, anoden - till den positiva. Syftet med katoden är att avge elektroner när den värms upp av en elektrisk ström till en viss temperatur. De emitterade elektronerna skapar en rymdladdning mellan katoden och anoden. De snabbaste elektronerna rusar till anoden och övervinner rymdladdningens negativa potentialbarriär. Anoden tar emot dessa partiklar. En anodström skapas i den externa kretsen. Det elektroniska flödet styrs av ytterligare elektroder genom att applicera en elektrisk potential på dem. Med hjälp av dioder omvandlas växelström till likström.
Applikation inom elektronik
Idag används halvledartyper av dioder.
Inom elektronik används ofta diodernas egenskap att leda ström i framåtriktningen och inte passera i motsatt riktning.
Funktionen av lysdioden är baserad på egenskapen hos halvledarkristaller att lysa när en ström passerar genom p-n-övergången i framåtriktningen.
Galvaniska likströmskällor - batterier
Kemiska källor för elektrisk ström där reversibla reaktioner inträffar kallas batterier: de laddas upp och används upprepade gånger.
Under driften av ett blybatteri inträffar en redoxreaktion.Metalliskt bly oxiderar, donerar sina elektroner, vilket minskar blydioxid, som tar emot elektroner. Blymetallen i ett batteri är anoden och är negativt laddad. Blydioxid är en katod och är positivt laddad.
När batteriet laddas ur förbrukas ämnena i katoden och anoden och deras elektrolyt, svavelsyra. För att ladda batteriet ansluts det till en strömkälla (plus till plus, minus till minus). Strömmens riktning är nu den omvända mot vad den var när batteriet laddades ur. Elektrokemiska processer på elektroderna är "omvända". Nu blir blyelektroden katod, reduktionsprocessen sker på den och blydioxiden blir anoden, varvid oxidationsproceduren äger rum. Batteriet återskapar de ämnen som behövs för dess drift.
Varför finns det förvirring?
Problemet beror på att ett visst laddningstecken inte kan fästas ordentligt på anoden eller katoden. Ofta är katoden en positivt laddad elektrod, och anoden är en negativ. Ofta, men inte alltid. Allt beror på processen som äger rum på elektroden.
UPPMÄRKSAMHET! Den del som placeras i elektrolyten kan vara både anoden och katoden. Allt beror på syftet med processen: du måste lägga ett annat lager av metall på det eller ta bort det.
Hur man identifierar anoden och katoden
Inom elektrokemi är anoden den elektrod vid vilken oxidationsprocesser äger rum, katoden är den elektrod där reduktion sker.
I en diod kallas kranarna en anod och en katod. Strömmen kommer att flyta genom dioden om anodkranen är ansluten till "plus", "katod"-kranen - till "minus".
För en ny lysdiod med oklippta kontakter bestäms anoden och katoden visuellt av längden. Katoden är kortare.
Om kontakterna klipps av hjälper ett batteri som är anslutet till dem. Ljus kommer att visas när polariteterna matchar.
Anod och katod tecken
Inom elektrokemi är det mer korrekt att inte tala om tecknen på elektrodernas laddningar, utan om de processer som pågår i dem. Reduktionsreaktionen sker vid katoden och oxidationsreaktionen sker vid anoden.
I elektroteknik, för strömflödet, är katoden ansluten till den negativa polen på strömkällan, anoden till den positiva.
Liknande artiklar:
