Často je problém určiť, ktorá z elektród je katóda a ktorá je anóda. Najprv musíte pochopiť podmienky.
Obsah
Pojem katóda a anóda - jednoduché vysvetlenie
V zložitých látkach sú elektróny medzi atómami v zlúčeninách rozdelené nerovnomerne. V dôsledku interakcie sa častice pohybujú z atómu jednej látky na atóm druhej. Reakcia sa nazýva redoxná. Strata elektrónov sa nazýva oxidácia a prvok, ktorý daruje elektróny, sa nazýva redukčné činidlo.
Pridávanie elektrónov sa nazýva redukcia, prijímacím prvkom v tomto procese je oxidačné činidlo. Prenos elektrónov z redukčného činidla na oxidačné činidlo môže prebiehať cez vonkajší obvod a potom môže byť použitý ako zdroj elektrickej energie.Zariadenia, v ktorých sa energia chemickej reakcie premieňa na elektrickú energiu, sa nazývajú galvanické články.
Najjednoduchším klasickým príkladom galvanického článku sú dve platne vyrobené z rôznych kovov a ponorené do roztoku elektrolytu. V takomto systéme dochádza k oxidácii na jednom kove a k redukcii na inom.
DÔLEŽITÉ! Elektróda, na ktorej dochádza k oxidácii, sa nazýva anóda. Elektródou, na ktorej prebieha redukcia, je katóda.
Zo školských učebníc chémie je známy príklad meď-zinkového galvanického článku, ktorý funguje vďaka energii reakcie medzi zinkom a síranom meďnatým. V prístroji Jacobi-Daniel je medená platňa umiestnená v roztoku síranu meďnatého (medená elektróda), zinková platňa je ponorená do roztoku síranu zinočnatého (zinková elektróda). Zinková elektróda uvoľňuje katióny do roztoku, čím sa v ňom vytvára prebytočný kladný náboj a na medenej elektróde je roztok ochudobnený o katióny, tu je roztok záporne nabitý.
Uzavretie vonkajšieho obvodu spôsobí tok elektrónov zo zinkovej elektródy na medenú elektródu. Rovnovážne vzťahy na fázových hraniciach sú prerušené. Prebieha oxidačno-redukčná reakcia.
Energia spontánnej chemickej reakcie sa premieňa na elektrickú energiu.
Ak je chemická reakcia vyvolaná vonkajšou energiou elektrického prúdu, prebieha proces nazývaný elektrolýza. Procesy prebiehajúce počas elektrolýzy sú opakom procesov vyskytujúcich sa počas prevádzky galvanického článku.
POZOR! Elektróda, kde prebieha redukcia, sa nazýva aj katóda, ale pri elektrolýze je nabitá záporne, zatiaľ čo anóda je nabitá kladne.
Aplikácia v elektrochémii
Anódy a katódy sa zúčastňujú mnohých chemických reakcií:
- Elektrolýza;
- Elektroextrakcia;
- galvanické pokovovanie;
- Elektrotyp.
Kovy sa získavajú elektrolýzou roztavených zlúčenín a vodných roztokov, kovy sa čistia od nečistôt a extrahujú sa cenné zložky (elektrolytická rafinácia). Dosky sa odlievajú z kovu, ktorý sa má čistiť. Sú umiestnené ako anódy v elektrolyzéri. Pod vplyvom elektrického prúdu sa kov rozpúšťa. Jeho katióny prechádzajú do roztoku a sú vypúšťané na katóde, čím vytvárajú nános čistého kovu. Nečistoty obsiahnuté v pôvodnej nevyčistenej kovovej platni buď zostávajú nerozpustné ako anódový kal, alebo prechádzajú do elektrolytu, kde sú odstránené. Meď, nikel, olovo, zlato, striebro, cín sú podrobené elektrolytickej rafinácii.
Elektroextrakcia je proces oddeľovania kovu od roztoku počas elektrolýzy. Aby sa kov dostal do roztoku, je ošetrený špeciálnymi činidlami. Počas procesu sa na katóde vyzráža kov vysokej čistoty. Takto sa získava zinok, meď, kadmium.
Aby sa zabránilo korózii, aby sa dala pevnosť, na ozdobenie produktu, povrch jedného kovu je pokrytý vrstvou iného. Tento proces sa nazýva galvanické pokovovanie.
Galvanické pokovovanie je proces získavania kovových kópií z objemných predmetov elektrolytickým nanášaním kovov.
Aplikácia vo vákuových elektronických zariadeniach
Princíp činnosti katódy a anódy vo vákuovom zariadení možno demonštrovať elektrónovou lampou.Vyzerá ako hermeticky uzavretá nádoba s kovovými časťami vo vnútri. Zariadenie sa používa na usmerňovanie, generovanie a konverziu elektrických signálov. Podľa počtu elektród sa rozlišujú:
- diódy;
- triódy;
- tetrody;
- pentódy atď.
Dióda je vákuové zariadenie s dvoma elektródami, katódou a anódou. Katóda je pripojená k zápornému pólu zdroja energie, anóda - k kladnému. Účelom katódy je emitovať elektróny pri zahriatí elektrickým prúdom na určitú teplotu. Emitované elektróny vytvárajú priestorový náboj medzi katódou a anódou. Najrýchlejšie elektróny sa ponáhľajú k anóde a prekonávajú negatívnu potenciálnu bariéru priestorového náboja. Anóda prijíma tieto častice. Vo vonkajšom obvode sa vytvára anódový prúd. Elektronický tok je riadený prídavnými elektródami aplikovaním elektrického potenciálu na ne. Pomocou diód sa striedavý prúd mení na jednosmerný.
Aplikácia v elektronike
Dnes sa používajú polovodičové typy diód.
V elektronike je široko využívaná vlastnosť diód prepúšťať prúd v priepustnom smere a neprechádzať v opačnom smere.
Činnosť LED je založená na vlastnosti polovodičových kryštálov žiariť, keď prúd prechádza cez p-n prechod v priepustnom smere.
Galvanické zdroje jednosmerného prúdu - batérie
Chemické zdroje elektrického prúdu, v ktorých dochádza k reverzibilným reakciám, sa nazývajú batérie: opakovane sa nabíjajú a používajú.
Počas prevádzky olovenej batérie dochádza k redoxnej reakcii.Kovové olovo oxiduje, daruje svoje elektróny, redukuje oxid olovnatý, ktorý elektróny prijíma. Olovo v batérii je anóda a je záporne nabité. Oxid olovnatý je katóda a je kladne nabitý.
Pri vybíjaní batérie sa spotrebúvajú látky katódy a anódy a ich elektrolyt, kyselina sírová. Na nabíjanie batérie je pripojený k zdroju prúdu (plus na plus, mínus na mínus). Smer prúdu je teraz opačný ako pri vybití batérie. Elektrochemické procesy na elektródach sú „obrátené“. Teraz sa olovená elektróda stáva katódou, na nej prebieha proces redukcie a oxid olovnatý sa stáva anódou, pričom prebieha proces oxidácie. Batéria znovu vytvára látky potrebné pre svoju činnosť.
Prečo je tam zmätok?
Problém vyplýva zo skutočnosti, že určitý znak náboja nemôže byť pevne pripevnený k anóde alebo katóde. Katóda je často kladne nabitá elektróda a anóda je záporná. Často, ale nie vždy. Všetko závisí od procesu prebiehajúceho na elektróde.
POZOR! Časť, ktorá je umiestnená v elektrolyte, môže byť anóda aj katóda. Všetko závisí od účelu procesu: musíte naň položiť ďalšiu vrstvu kovu alebo ju odstrániť.
Ako identifikovať anódu a katódu
V elektrochémii je anóda elektróda, na ktorej prebiehajú oxidačné procesy, katóda je elektróda, na ktorej dochádza k redukcii.
V dióde sa odbočky nazývajú anóda a katóda. Prúd bude pretekať diódou, ak je anódový kohútik pripojený k "plusu", kohútik "katódy" - k "mínusu".
Pre novú LED s nezrezanými kontaktmi sú anóda a katóda určené vizuálne podľa dĺžky. Katóda je kratšia.
Ak sú kontakty odrezané, pomôže k nim pripojená batéria. Svetlo sa objaví, keď sa polarity zhodujú.
Anódový a katódový znak
V elektrochémii je správnejšie hovoriť nie o znakoch nábojov elektród, ale o procesoch, ktoré v nich prebiehajú. Redukčná reakcia prebieha na katóde a oxidačná reakcia na anóde.
V elektrotechnike je pre tok prúdu katóda pripojená k zápornému pólu zdroja prúdu, anóda k kladnému pólu.
Podobné články:
