Často je problém určit, která z elektrod je katoda a která anoda. Nejprve musíte porozumět podmínkám.
Obsah
Pojem katody a anody – jednoduché vysvětlení
Ve složitých látkách jsou elektrony mezi atomy ve sloučeninách rozmístěny nerovnoměrně. V důsledku interakce se částice pohybují z atomu jedné látky na atom druhé. Reakce se nazývá redoxní. Ztráta elektronů se nazývá oxidace a prvek, který elektrony daruje, se nazývá redukční činidlo.
Přidání elektronů se nazývá redukce, přijímacím prvkem v tomto procesu je oxidační činidlo. Přenos elektronů z redukčního činidla na oxidační činidlo může probíhat vnějším obvodem a poté jej lze využít jako zdroj elektrické energie.Zařízení, ve kterých se energie chemické reakce přeměňuje na elektrickou energii, se nazývají galvanické články.
Nejjednodušším klasickým příkladem galvanického článku jsou dvě desky vyrobené z různých kovů a ponořené do roztoku elektrolytu. V takovém systému dochází k oxidaci na jednom kovu a k redukci na jiném.
DŮLEŽITÉ! Elektroda, na které dochází k oxidaci, se nazývá anoda. Elektrodou, na které redukce probíhá, je katoda.
Ze školních učebnic chemie je znám příklad měděnozinkového galvanického článku, který funguje díky energii reakce mezi zinkem a síranem měďnatým. V zařízení Jacobi-Daniel je měděná deska umístěna v roztoku síranu měďnatého (měděná elektroda), zinková deska je ponořena do roztoku síranu zinečnatého (zinková elektroda). Zinková elektroda odevzdává roztoku kationty, čímž v něm vzniká přebytek kladného náboje a na měděné elektrodě je roztok ochuzený o kationty, zde je roztok nabitý záporně.
Uzavření vnějšího obvodu způsobí tok elektronů ze zinkové elektrody na měděnou elektrodu. Rovnovážné vztahy na fázových hranicích jsou přerušeny. Probíhá oxidačně-redukční reakce.
Energie spontánní chemické reakce se přeměňuje na elektrickou energii.
Pokud je chemická reakce vyvolána vnější energií elektrického proudu, dochází k procesu zvanému elektrolýza. Procesy probíhající při elektrolýze jsou opakem procesů probíhajících při provozu galvanického článku.
POZORNOST! Elektroda, kde probíhá redukce, se také nazývá katoda, ale při elektrolýze je nabitá záporně, zatímco anoda je nabitá kladně.
Aplikace v elektrochemii
Anody a katody se účastní mnoha chemických reakcí:
- Elektrolýza;
- Elektroextrakce;
- galvanické pokovování;
- Elektrotyp.
Kovy se získávají elektrolýzou roztavených sloučenin a vodných roztoků, kovy se čistí od nečistot a extrahují se cenné složky (elektrolytická rafinace). Desky se odlévají z čištěného kovu. Jsou umístěny jako anody v elektrolyzéru. Pod vlivem elektrického proudu se kov rozpouští. Jeho kationty přecházejí do roztoku a jsou vypouštěny na katodě, čímž se vytváří nános čistého kovu. Nečistoty obsažené v původní nevyčištěné kovové desce zůstávají buď nerozpustné jako anodový kal, nebo přecházejí do elektrolytu, kde jsou odstraněny. Měď, nikl, olovo, zlato, stříbro, cín jsou podrobeny elektrolytické rafinaci.
Elektroextrakce je proces oddělení kovu od roztoku během elektrolýzy. Aby se kov dostal do roztoku, je ošetřen speciálními činidly. Během procesu se na katodě vysráží vysoce čistý kov. Takto se získává zinek, měď, kadmium.
Aby se zabránilo korozi, aby se zvýšila pevnost, aby se produkt zdobil, je povrch jednoho kovu pokryt vrstvou jiného. Tento proces se nazývá galvanické pokovování.
Galvanické pokovování je proces získávání kovových kopií z objemných předmětů elektrolytickým pokovováním kovů.
Aplikace ve vakuových elektronických zařízeních
Princip činnosti katody a anody ve vakuovém zařízení lze demonstrovat na elektronové lampě.Vypadá jako hermeticky uzavřená nádoba s kovovými částmi uvnitř. Zařízení se používá k usměrňování, generování a převádění elektrických signálů. Podle počtu elektrod se rozlišují:
- diody;
- triody;
- tetrody;
- pentody atd.
Dioda je vakuové zařízení se dvěma elektrodami, katodou a anodou. Katoda je připojena k zápornému pólu zdroje energie, anoda - ke kladnému. Účelem katody je emitovat elektrony při zahřátí elektrickým proudem na určitou teplotu. Emitované elektrony vytvářejí prostorový náboj mezi katodou a anodou. Nejrychlejší elektrony spěchají k anodě a překonávají negativní potenciálovou bariéru prostorového náboje. Anoda přijímá tyto částice. Ve vnějším obvodu se vytváří anodový proud. Elektronický tok je řízen přídavnými elektrodami přivedením elektrického potenciálu na ně. Pomocí diod se střídavý proud přeměňuje na stejnosměrný.
Aplikace v elektronice
Dnes se používají polovodičové typy diod.
V elektronice je široce využívána vlastnost diod propouštět proud v propustném směru a neprocházet v opačném směru.
Činnost LED je založena na vlastnosti polovodičových krystalů svítit, když proud prochází p-n přechodem v propustném směru.
Galvanické zdroje stejnosměrného proudu - baterie
Chemické zdroje elektrického proudu, ve kterých dochází k vratným reakcím, se nazývají baterie: dobíjejí se a opakovaně se používají.
Při provozu olověného akumulátoru dochází k redoxní reakci.Kovové olovo oxiduje, daruje své elektrony, redukuje oxid olovnatý, který elektrony přijímá. Olovo v baterii je anodou a je záporně nabité. Oxid olovnatý je katoda a je kladně nabitý.
Při vybíjení baterie se spotřebovávají látky katody a anody a jejich elektrolyt, kyselina sírová. Pro nabíjení baterie se připojuje ke zdroji proudu (plus na plus, mínus na mínus). Směr proudu je nyní opačný než při vybití baterie. Elektrochemické procesy na elektrodách jsou „obrácené“. Nyní se z olověné elektrody stává katoda, probíhá na ní proces redukce a oxid olovnatý se stává anodou, přičemž probíhá proces oxidace. Baterie znovu vytváří látky potřebné pro její provoz.
Proč je tam zmatek?
Problém vzniká tím, že určitý znak náboje nemůže být pevně připojen k anodě nebo katodě. Katoda je často kladně nabitá elektroda a anoda je záporná. Často, ale ne vždy. Vše závisí na procesu probíhajícím na elektrodě.
POZORNOST! Část, která je umístěna v elektrolytu, může být jak anoda, tak katoda. Vše závisí na účelu procesu: musíte na něj položit další vrstvu kovu nebo ji odstranit.
Jak identifikovat anodu a katodu
V elektrochemii je anoda elektroda, na které probíhají oxidační procesy, katoda je elektroda, kde dochází k redukci.
V diodě se odbočky nazývají anoda a katoda. Proud bude protékat diodou, pokud je anodový kohout připojen na "plus", "katodový" kohout - na "mínus".
U nové LED s neuříznutými kontakty jsou anoda a katoda určeny vizuálně podle délky. Katoda je kratší.
Pokud jsou kontakty odříznuté, pomůže k nim připojená baterie. Světlo se objeví, když se polarity shodují.
Anoda a katoda znamení
V elektrochemii je správnější mluvit ne o známkách nábojů elektrod, ale o procesech, které na nich probíhají. Redukční reakce probíhá na katodě a oxidační reakce probíhá na anodě.
V elektrotechnice je pro tok proudu katoda připojena k zápornému pólu zdroje proudu, anoda ke kladnému.
Podobné články:
