Ofte er det et problem med å bestemme hvilken av elektrodene som er katoden og hvilken som er anoden. Først må du forstå vilkårene.
Innhold
Konseptet med katode og anode - en enkel forklaring
I komplekse stoffer er elektroner ujevnt fordelt mellom atomer i forbindelser. Som et resultat av interaksjonen beveger partikler seg fra et atom av ett stoff til et atom av et annet. Reaksjonen kalles redoks. Tapet av elektroner kalles oksidasjon, og grunnstoffet som donerer elektroner kalles et reduksjonsmiddel.
Tilsetning av elektroner kalles reduksjon, mottakerelementet i denne prosessen er oksidasjonsmidlet. Overføringen av elektroner fra reduksjonsmidlet til oksidasjonsmidlet kan gå gjennom en ekstern krets, og deretter kan den brukes som en kilde til elektrisk energi.Enheter der energien til en kjemisk reaksjon omdannes til elektrisk energi kalles galvaniske celler.
Det enkleste klassiske eksemplet på en galvanisk celle er to plater laget av forskjellige metaller og nedsenket i en elektrolyttløsning. I et slikt system skjer oksidasjon på ett metall, og reduksjon skjer på et annet.
VIKTIG! Elektroden der oksidasjon skjer kalles anoden. Elektroden som reduksjonen skjer på er katoden.
Fra skolekjemi lærebøker er et eksempel på en kobber-sink galvanisk celle kjent, som fungerer på grunn av energien til reaksjonen mellom sink og kobbersulfat. I Jacobi-Daniel-apparatet plasseres en kobberplate i en kobbersulfatløsning (kobberelektrode), en sinkplate nedsenkes i en sinksulfatløsning (sinkelektrode). Sinkelektroden avgir kationer til løsningen, skaper en overflødig positiv ladning i den, og ved kobberelektroden er løsningen utarmet på kationer, her er løsningen negativt ladet.
Å lukke den eksterne kretsen får elektroner til å strømme fra sinkelektroden til kobberelektroden. Likevektsrelasjoner ved fasegrensene avbrytes. En oksidasjons-reduksjonsreaksjon finner sted.
Energien til en spontan kjemisk reaksjon omdannes til elektrisk energi.
Hvis en kjemisk reaksjon utløses av ekstern energi fra en elektrisk strøm, finner en prosess som kalles elektrolyse sted. Prosessene som skjer under elektrolyse er det motsatte av prosessene som skjer under driften av en galvanisk celle.
MERK FØLGENDE! Elektroden der reduksjonen skjer kalles også katoden, men ved elektrolyse er den negativt ladet, mens anoden er positivt ladet.
Anvendelse i elektrokjemi
Anoder og katoder deltar i mange kjemiske reaksjoner:
- Elektrolyse;
- Elektroekstraksjon;
- galvanisering;
- Elektrotype.
Metaller oppnås ved elektrolyse av smeltede forbindelser og vandige løsninger, metaller renses fra urenheter og verdifulle komponenter ekstraheres (elektrolytisk raffinering). Plater støpes av metallet som skal rengjøres. De er plassert som anoder i elektrolysatoren. Under påvirkning av en elektrisk strøm gjennomgår metallet oppløsning. Dens kationer går i løsning og slippes ut ved katoden, og danner en avleiring av rent metall. Urenhetene i den opprinnelige urensede metallplaten forblir enten uløselige som anodeslam eller passerer inn i elektrolytten hvor de fjernes. Kobber, nikkel, bly, gull, sølv, tinn utsettes for elektrolytisk raffinering.
Elektroekstraksjon er prosessen med å skille et metall fra en løsning under elektrolyse. For at metallet skal gå i løsning, behandles det med spesielle reagenser. Under prosessen utfelles et metall med høy renhet ved katoden. Slik oppnås sink, kobber, kadmium.
For å unngå korrosjon, for å gi styrke, for å dekorere produktet, er overflaten av ett metall dekket med et lag av et annet. Denne prosessen kalles galvanisering.
Galvanisering er prosessen med å skaffe metallkopier fra bulkgjenstander ved elektroavsetning av metall.
Applikasjon i vakuum elektroniske enheter
Prinsippet for drift av katoden og anoden i en vakuumanordning kan demonstreres av en elektronlampe.Det ser ut som et hermetisk forseglet kar med metalldeler inni. Enheten brukes til å rette opp, generere og konvertere elektriske signaler. I henhold til antall elektroder er det:
- dioder;
- trioder;
- tetroder;
- pentoder osv.
En diode er en vakuumenhet med to elektroder, en katode og en anode. Katoden er koblet til den negative polen til strømkilden, anoden - til den positive. Hensikten med katoden er å avgi elektroner når den varmes opp av en elektrisk strøm til en viss temperatur. De utsendte elektronene skaper en romladning mellom katoden og anoden. De raskeste elektronene skynder seg til anoden og overvinner den negative potensialbarrieren til romladningen. Anoden mottar disse partiklene. En anodestrøm dannes i den eksterne kretsen. Den elektroniske strømmen styres av ekstra elektroder ved å påføre et elektrisk potensial på dem. Ved hjelp av dioder omdannes vekselstrøm til likestrøm.
Søknad innen elektronikk
I dag brukes halvledertyper av dioder.
I elektronikk er egenskapen til diodene til å sende strøm i foroverretningen og ikke passere i motsatt retning mye brukt.
Driften av LED er basert på egenskapen til halvlederkrystaller til å gløde når en strøm føres gjennom p-n-krysset i foroverretningen.
Galvaniske likestrømskilder - batterier
Kjemiske kilder til elektrisk strøm der reversible reaksjoner oppstår kalles batterier: de lades opp og brukes gjentatte ganger.
Under driften av et blybatteri oppstår det en redoksreaksjon.Metallisk bly oksiderer, donerer elektronene sine, reduserer blydioksid, som aksepterer elektroner. Blymetallet i et batteri er anoden og er negativt ladet. Blydioksid er en katode og er positivt ladet.
Når batteriet utlades, forbrukes stoffene i katoden og anoden og deres elektrolytt, svovelsyre. For å lade batteriet kobles det til en strømkilde (pluss til pluss, minus til minus). Strømretningen er nå motsatt av hva den var da batteriet ble utladet. Elektrokjemiske prosesser på elektrodene er "reversert". Nå blir blyelektroden katoden, reduksjonsprosessen foregår på den, og blydioksydet blir til anoden, mens oksidasjonsprosedyren finner sted. Batteriet gjenskaper stoffene som er nødvendige for driften.
Hvorfor er det forvirring?
Problemet oppstår ved at et visst ladetegn ikke kan festes godt til anoden eller katoden. Ofte er katoden en positivt ladet elektrode, og anoden er en negativ. Ofte, men ikke alltid. Alt avhenger av prosessen som foregår på elektroden.
MERK FØLGENDE! Den delen som plasseres i elektrolytten kan være både anoden og katoden. Alt avhenger av formålet med prosessen: du må legge et annet lag med metall på det eller fjerne det.
Hvordan identifisere anoden og katoden
I elektrokjemi er anoden elektroden der oksidasjonsprosesser finner sted, katoden er elektroden der reduksjon skjer.
I en diode kalles kranene en anode og en katode. Strømmen vil flyte gjennom dioden hvis anodekranen er koblet til "pluss", "katode" kranen - til "minus".
For en ny LED med ukuttede kontakter, bestemmes anoden og katoden visuelt etter lengde. Katoden er kortere.
Hvis kontaktene er kuttet, vil et batteri festet til dem hjelpe. Lys vil vises når polaritetene stemmer overens.
Anode og katodeskilt
I elektrokjemi er det mer riktig å snakke ikke om tegnene på ladningene til elektrodene, men om prosessene som foregår på dem. Reduksjonsreaksjonen finner sted ved katoden, og oksidasjonsreaksjonen finner sted ved anoden.
I elektroteknikk, for strømmen av strøm, er katoden koblet til den negative polen til strømkilden, anoden til den positive.
Lignende artikler:
