Ofte er der et problem med at bestemme, hvilken af elektroderne der er katoden, og hvilken der er anoden. Først skal du forstå vilkårene.
Indhold
Begrebet katode og anode - en simpel forklaring
I komplekse stoffer er elektroner ujævnt fordelt mellem atomer i forbindelser. Som et resultat af interaktionen bevæger partikler sig fra et atom af et stof til et atom af et andet. Reaktionen kaldes redox. Tabet af elektroner kaldes oxidation, og det grundstof, der donerer elektroner, kaldes et reduktionsmiddel.
Tilsætningen af elektroner kaldes reduktion, det modtagende element i denne proces er oxidationsmidlet. Overførslen af elektroner fra reduktionsmidlet til oxidationsmidlet kan forløbe gennem et eksternt kredsløb, og derefter kan det bruges som en kilde til elektrisk energi.Enheder, hvor energien fra en kemisk reaktion omdannes til elektrisk energi, kaldes galvaniske celler.
Det enkleste klassiske eksempel på en galvanisk celle er to plader lavet af forskellige metaller og nedsænket i en elektrolytopløsning. I et sådant system sker oxidation på et metal, og reduktion sker på et andet.
VIGTIG! Elektroden, hvor oxidation sker, kaldes anoden. Elektroden, hvorpå reduktionen finder sted, er katoden.
Fra skolekemi lærebøger kendes et eksempel på en kobber-zink galvanisk celle, som virker på grund af energien fra reaktionen mellem zink og kobbersulfat. I Jacobi-Daniel-apparatet placeres en kobberplade i en kobbersulfatopløsning (kobberelektrode), en zinkplade nedsænkes i en zinksulfatopløsning (zinkelektrode). Zinkelektroden afgiver kationer til opløsningen, hvilket skaber en overskydende positiv ladning i den, og ved kobberelektroden er opløsningen udtømt for kationer, her er opløsningen negativt ladet.
Lukning af det eksterne kredsløb får elektroner til at strømme fra zinkelektroden til kobberelektroden. Ligevægtsrelationer ved fasegrænserne afbrydes. En oxidations-reduktionsreaktion finder sted.
Energien fra en spontan kemisk reaktion omdannes til elektrisk energi.
Hvis en kemisk reaktion fremkaldes af ekstern energi fra en elektrisk strøm, foregår en proces kaldet elektrolyse. De processer, der forekommer under elektrolyse, er det modsatte af de processer, der forekommer under driften af en galvanisk celle.
OPMÆRKSOMHED! Elektroden, hvor reduktionen finder sted, kaldes også katoden, men ved elektrolyse er den negativt ladet, mens anoden er positivt ladet.
Anvendelse i elektrokemi
Anoder og katoder deltager i mange kemiske reaktioner:
- Elektrolyse;
- Elektroekstraktion;
- galvanisering;
- Elektrotype.
Metaller opnås ved elektrolyse af smeltede forbindelser og vandige opløsninger, metaller renses fra urenheder og værdifulde komponenter ekstraheres (elektrolytisk raffinering). Plader støbes af metal, der skal rengøres. De placeres som anoder i elektrolysatoren. Under påvirkning af en elektrisk strøm gennemgår metallet opløsning. Dens kationer går i opløsning og udledes ved katoden og danner en aflejring af rent metal. Urenhederne indeholdt i den oprindelige urensede metalplade forbliver enten uopløselige som anodeslam eller passerer ind i elektrolytten, hvor de fjernes. Kobber, nikkel, bly, guld, sølv, tin udsættes for elektrolytisk raffinering.
Elektroekstraktion er processen med at adskille et metal fra en opløsning under elektrolyse. For at metallet kan gå i opløsning, behandles det med specielle reagenser. Under processen udfældes et metal med høj renhed ved katoden. Sådan opnås zink, kobber, cadmium.
For at undgå korrosion, for at give styrke, for at dekorere produktet, er overfladen af et metal dækket med et lag af et andet. Denne proces kaldes galvanisering.
Galvanisering er processen med at opnå metalkopier fra bulkgenstande ved metalelektrodeafsætning.
Anvendelse i vakuum elektroniske enheder
Princippet om drift af katoden og anoden i en vakuumanordning kan demonstreres af en elektronlampe.Det ligner et hermetisk lukket kar med metaldele indeni. Enheden bruges til at rette op, generere og konvertere elektriske signaler. I henhold til antallet af elektroder er der:
- dioder;
- trioder;
- tetroder;
- pentoder osv.
En diode er en vakuumenhed med to elektroder, en katode og en anode. Katoden er forbundet til den negative pol af strømkilden, anoden - til den positive. Formålet med katoden er at udsende elektroner, når den opvarmes af en elektrisk strøm til en bestemt temperatur. De udsendte elektroner skaber en rumladning mellem katoden og anoden. De hurtigste elektroner skynder sig til anoden og overvinder rumladningens negative potentialbarriere. Anoden modtager disse partikler. Der skabes en anodestrøm i det eksterne kredsløb. Det elektroniske flow styres af yderligere elektroder ved at påføre dem et elektrisk potentiale. Ved hjælp af dioder omdannes vekselstrøm til jævnstrøm.
Ansøgning i elektronik
I dag bruges halvledertyper af dioder.
I elektronik er diodernes egenskaber til at sende strøm i fremadgående retning og ikke passere i den modsatte retning i vid udstrækning.
LED'ens funktion er baseret på egenskaben ved halvlederkrystaller til at gløde, når en strøm føres gennem p-n-krydset i fremadgående retning.
Galvaniske jævnstrømskilder - batterier
Kemiske kilder til elektrisk strøm, hvori der opstår reversible reaktioner, kaldes batterier: de genoplades og bruges gentagne gange.
Under driften af et blybatteri opstår der en redoxreaktion.Metallisk bly oxiderer, donerer dets elektroner, hvilket reducerer blydioxid, som accepterer elektroner. Blymetallet i et batteri er anoden og er negativt ladet. Blydioxid er en katode og er positivt ladet.
Når batteriet aflades, forbruges stofferne i katoden og anoden og deres elektrolyt, svovlsyre. For at oplade batteriet er det forbundet til en strømkilde (plus til plus, minus til minus). Strømretningen er nu den modsatte af, hvad den var, da batteriet blev afladet. Elektrokemiske processer på elektroderne er "omvendt". Nu bliver blyelektroden katoden, reduktionsprocessen finder sted på den, og blydioxiden bliver til anoden, hvor oxidationsproceduren finder sted. Batteriet genskaber de stoffer, der er nødvendige for dets drift.
Hvorfor er der forvirring?
Problemet opstår ved, at et bestemt ladningstegn ikke kan fastgøres ordentligt til anoden eller katoden. Ofte er katoden en positivt ladet elektrode, og anoden er en negativ. Ofte, men ikke altid. Det hele afhænger af processen, der finder sted på elektroden.
OPMÆRKSOMHED! Den del, der placeres i elektrolytten, kan være både anoden og katoden. Det hele afhænger af formålet med processen: du skal lægge et andet lag metal på det eller fjerne det.
Sådan identificeres anoden og katoden
I elektrokemi er anoden den elektrode, hvor oxidationsprocesser finder sted, katoden er den elektrode, hvor der sker reduktion.
I en diode kaldes hanerne en anode og en katode. Strømmen vil løbe gennem dioden, hvis anodehanen er forbundet med "plus", "katode" hanen - til "minus".
For en ny LED med ubeskårne kontakter bestemmes anoden og katoden visuelt efter længden. Katoden er kortere.
Hvis kontakterne er afskåret, vil et batteri, der er fastgjort til dem, hjælpe. Der vises lys, når polariteterne matcher.
Anode og katode tegn
I elektrokemi er det mere korrekt at tale ikke om tegnene på elektrodernes ladninger, men om de processer, der foregår på dem. Reduktionsreaktionen foregår ved katoden, og oxidationsreaktionen foregår ved anoden.
I elektroteknik er katoden for strømstrømmen forbundet til den negative pol på strømkilden, anoden til den positive.
Lignende artikler:
