Co je to anoda a katoda?



anody a katody jsou to typy elektrod, které se nacházejí v elektrochemických článcích. Jedná se o zařízení schopná produkovat elektrickou energii chemickou reakcí. Nejpoužívanější elektrochemické články jsou baterie.

Existují dva typy elektrochemických článků, elektrolytické články a galvanické nebo galvanické články. V elektrolytických buňkách se chemická reakce, která produkuje energii, nestane spontánně, ale elektrický proud se přemění na chemickou reakci oxidačně-redukční.

Galvanický článek se skládá ze dvou polovičních buněk. Ty jsou spojeny dvěma prvky, kovovým vodičem a solným mostem.

Elektrický vodič, jak napovídá jeho název, vede elektřinu, protože má velmi malý odpor vůči pohybu elektrického náboje. Nejlepšími ovladači jsou obvykle kovy.

Solný můstek je trubka, která spojuje dvě poloviční články, přičemž udržuje elektrický kontakt stejného článku, aniž by nechávala komponenty každé buňky spojovat Každá poloviční buňka galvanického článku obsahuje elektrodu a elektrolyt.

Když chemická reakce nastane, jeden z poloviny buňky ztratí elektrony k jeho elektrodě, přes proces oxidace; zatímco druhý získává elektrony pro svou elektrodu, prostřednictvím redukčního procesu.

 Oxidační procesy probíhají na anodě a redukční procesy na katodě

Definice anody a katody

Anoda

Název anody pochází z řeckého ανά (aná): nahoru a οδός (odós): cesta. Faraday byl ten, kdo vytvořil tento termín v 19. století.

Nejlepší definice anody je elektroda, která ztrácí elektrony v oxidační reakci. Normálně je spojen s kladným pólem tranzitu elektrického proudu, ale to není vždy případ.

Ačkoliv v bateriích je anoda kladným pólem, v ledových světlech je to naopak, anoda je záporný pól.

Obvykle je definován směr elektrického proudu, který je chápán jako smysl pro volné náboje, ale pokud vodič není kovový, jsou kladné náboje, které jsou produkovány, přeneseny na externí vodič..

Tento pohyb znamená, že máme kladné a záporné náboje, které se pohybují v opačných směrech, takže se říká, že směr proudu je cestou kladných nábojů kationtů, které jsou v anodě směrem k zápornému náboji anod. na katodě.

V galvanických článcích, které mají kovový vodič, proud generovaný v reakci následuje cestu od kladného pólu k zápornému pólu..

Ale v elektrolytických článcích, které nemají kovový vodič, ale elektrolyt, lze nalézt ionty s kladným a záporným nábojem, které se pohybují v opačných směrech.

Termionické anody přijímají většinu elektronů, které přicházejí z katody, ohřívají anodu a musí najít způsob, jak se rozptýlit. Toto teplo se vytváří v napětí, které nastává mezi elektrony.

Speciální anody

Existují druhy speciálních anod, jako jsou ty, které se nacházejí uvnitř rentgenových paprsků, a v těchto zkumavkách vytváří energie produkovaná elektrony kromě výroby rentgenových paprsků velkou energii, která ohřívá anodu..

Toto teplo se vyskytuje při rozdílném napětí mezi oběma elektrodami a vytváří tlak na elektrony. Když se elektrony pohybují v elektrickém proudu, narazí na anodu přenášející teplo.

Katoda

Katoda je elektroda se záporným nábojem, která v chemické reakci prochází redukční reakcí, kde se její oxidační stav snižuje, když přijímá elektrony..

Jako s anodou, to bylo Faraday kdo navrhl termín katoda, která přijde z Řeka κατά [catá]: 'dolů', a ὁδός [odós]: 'camino'. Na této elektrodě byl záporný náboj přičítán v průběhu času.

Tento přístup byl nepravdivý, protože v závislosti na zařízení, ve kterém je umístěn, má zatížení nebo jiné.

Tento vztah se záporným pólem, stejně jako s anodou, vychází z předpokladu, že proud proudí z kladného pólu do záporného pólu. To vzniká uvnitř galvanického článku.

Uvnitř elektrolytických článků, prostředky přenosu energie, ne být v kovu ale v elektrolytu, moci koexistovat negativní a pozitivní ionty, které se pohybují v opačných směrech. Ale po dohodě se říká, že proud jde z anody na katodu.

Speciální katody

Jedním typem specifických katod jsou termionické katody. V nich katoda vyzařuje elektrony působením tepla.

U termionických ventilů se může katoda ohřívat cirkulací topného proudu ve vlákně, které je k němu připojeno..

Bilance reakce

Pokud vezmeme galvanickou buňku, která je nejběžnější elektrochemickou buňkou, můžeme vytvořit rovnovážnou reakci, která je generována.

Každá poloviční buňka, která tvoří galvanický článek, má charakteristické napětí známé jako redukční potenciál. V každé polovině buňky dochází k oxidační reakci mezi různými ionty.

Když tato reakce dosáhne rovnováhy, buňka nemůže poskytnout více napětí. V této době bude mít oxidace, která se odehrává v půlkruhu tohoto okamžiku, pozitivní hodnotu, kterou jste blíže k rovnováze. Potenciál reakce bude větší, čím více se dosáhne rovnováhy.

Když je anoda v rovnováze, začíná ztrácet elektrony, které procházejí vodičem na katodu.

Na katodě dochází k redukční reakci, čím dále je od potenciální rovnováhy, reakce proběhne tak, jak probíhá, a vezme elektrony, které přicházejí z anody..

Odkazy

  1. HUHEEY, James E., et al.Anorganická chemie: principy struktury a reaktivity. Pearson Education India, 2006.
  2. SIENKO, Michell J.; ROBERT, A.Chemie: principy a vlastnosti. New York, USA: McGraw-Hill, 1966.
  3. BRADY, James E.Obecná chemie: principy a struktura. Wiley, 1990.
  4. PETRUCCI, Ralph H., et al.Obecná chemie. Meziamerický vzdělávací fond, 1977.
  5. MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile N.Chemie: principy a reakce. Cengage Learning, 2015.
  6. BABOR, Joseph A; BABOR, JoseJoseph A.; AZNÁREZ, José Ibarz.Moderní obecná chemie: úvod do fyzikální chemie a vynikající deskriptivní chemie (anorganické, organické a biochemické). Marin, 1979.
  7. CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrochemické reakce. Toray-Masson, 1969.