Често постоји проблем одређивања која од електрода је катода, а која анода. Прво морате разумети услове.
Садржај
Концепт катоде и аноде - једноставно објашњење
У сложеним супстанцама, електрони су неравномерно распоређени између атома у једињењима. Као резултат интеракције, честице се крећу од атома једне супстанце до атома друге. Реакција се назива редокс. Губитак електрона назива се оксидација, а елемент који донира електроне назива се редукциони агенс.
Додавање електрона се назива редукција, пријемни елемент у овом процесу је оксидационо средство. Пренос електрона са редукционог средства на оксидационо средство може се одвијати кроз спољашње коло, а затим се може користити као извор електричне енергије.Уређаји у којима се енергија хемијске реакције претвара у електричну енергију називају се галванске ћелије.
Најједноставнији класични пример галванске ћелије су две плоче направљене од различитих метала и уроњене у раствор електролита. У таквом систему, оксидација се дешава на једном металу, а редукција на другом.
ВАЖНО! Електрода на којој долази до оксидације назива се анода. Електрода на којој се врши редукција је катода.
Из школских уџбеника хемије познат је пример бакар-цинк галванске ћелије, која ради захваљујући енергији реакције између цинка и бакар сулфата. У уређају Јацоби-Даниел бакарна плоча се ставља у раствор бакар сулфата (бакарна електрода), цинк плоча је потопљена у раствор цинк сулфата (цинкова електрода). Цинкова електрода одаје катјоне у раствор, стварајући у њему вишак позитивног наелектрисања, а на бакарној електроди раствор се исцрпљује катјонима, овде је раствор негативно наелектрисан.
Затварање спољашњег кола доводи до тога да електрони теку од цинк електроде до бакарне електроде. Равнотежни односи на границама фаза су прекинути. Одвија се оксидационо-редукциона реакција.
Енергија спонтане хемијске реакције претвара се у електричну енергију.
Ако је хемијска реакција изазвана спољашњом енергијом електричне струје, одвија се процес који се назива електролиза. Процеси који се дешавају током електролизе су супротни од процеса који се дешавају током рада галванске ћелије.
ПАЖЊА! Електрода на којој се одвија редукција назива се и катода, али је у електролизи негативно наелектрисана, док је анода позитивно.
Примена у електрохемији
Аноде и катоде учествују у многим хемијским реакцијама:
- Електролиза;
- Елецтроектрацтион;
- галванизација;
- Елецтротипе.
Метали се добијају електролизом растопљених једињења и водених раствора, метали се пречишћавају од нечистоћа и екстрахују вредне компоненте (електролитичка рафинација). Плоче се изливају од метала који се чисти. Постављају се као аноде у електролизер. Под утицајем електричне струје, метал се раствара. Његови катјони прелазе у раствор и испуштају се на катоди, формирајући талог чистог метала. Нечистоће садржане у оригиналној неочишћеној металној плочи или остају нерастворљиве као анодни муљ или прелазе у електролит где се уклањају. Бакар, никл, олово, злато, сребро, калај су подвргнути електролитичкој рафинацији.
Електроекстракција је процес одвајања метала из раствора током електролизе. Да би метал ишао у раствор, третира се посебним реагенсима. Током процеса, метал високе чистоће се таложи на катоди. Тако се добијају цинк, бакар, кадмијум.
Да би се избегла корозија, да би се дала снага, да би се украсио производ, површина једног метала је прекривена слојем другог. Овај процес се назива галванизација.
Галванизација је процес добијања металних копија од расутих предмета електродепозицијом метала.
Примена у вакуумским електронским уређајима
Принцип рада катоде и аноде у вакуумском уређају може се демонстрирати помоћу електронске лампе.Изгледа као херметички затворена посуда са металним деловима унутра. Уређај се користи за исправљање, генерисање и претварање електричних сигнала. Према броју електрода разликују се:
- диоде;
- триоде;
- тетродес;
- пентоде итд.
Диода је вакуум уређај са две електроде, катодом и анодом. Катода је повезана са негативним полом извора напајања, анода - са позитивним. Сврха катоде је да емитује електроне када се загреје електричном струјом до одређене температуре. Емитовани електрони стварају просторни набој између катоде и аноде. Најбржи електрони јуре ка аноди, превазилазећи негативну потенцијалну баријеру просторног наелектрисања. Анода прима ове честице. У спољашњем колу се ствара анодна струја. Електронски ток контролишу додатне електроде применом електричног потенцијала на њих. Помоћу диода, наизменична струја се претвара у једносмерну.
Примена у електроници
Данас се користе полупроводничке врсте диода.
У електроници се широко користи својство диода да пропушта струју у правцу напред и да не пролази у супротном смеру.
Рад ЛЕД-а се заснива на својству полупроводничких кристала да светле када се струја прође кроз п-н спој у правцу напред.
Галвански извори једносмерне струје - батерије
Хемијски извори електричне струје у којима се јављају реверзибилне реакције називају се батерије: оне се пуне и користе више пута.
Током рада оловне батерије долази до редокс реакције.Метално олово оксидира, донира своје електроне, редукујући оловни диоксид, који прихвата електроне. Оловни метал у батерији је анода и негативно је наелектрисан. Оловни диоксид је катода и позитивно је наелектрисан.
Како се батерија празни, материје катоде и аноде и њихов електролит, сумпорна киселина, се троше. За пуњење батерије, она је повезана са извором струје (плус на плус, минус на минус). Смер струје је сада обрнут од оног када је батерија била испражњена. Електрохемијски процеси на електродама су „обрнути“. Сада оловна електрода постаје катода, на њој се одвија процес редукције, а оловни диоксид постаје анода, при чему се одвија поступак оксидације. Батерија поново ствара супстанце неопходне за њен рад.
Зашто долази до забуне?
Проблем настаје из чињенице да одређени знак наелектрисања не може бити чврсто причвршћен за аноду или катоду. Често је катода позитивно наелектрисана електрода, а анода негативна. Често, али не увек. Све зависи од процеса који се одвија на електроди.
ПАЖЊА! Део који се ставља у електролит може бити и анода и катода. Све зависи од сврхе процеса: потребно је ставити још један слој метала на њега или га уклонити.
Како препознати аноду и катоду
У електрохемији, анода је електрода на којој се одвијају процеси оксидације, катода је електрода на којој долази до редукције.
У диоди, славине се називају анода и катода. Струја ће тећи кроз диоду ако је анодна славина повезана на "плус", "катода" - на "минус".
За нову ЛЕД диоду са нерезаним контактима, анода и катода се визуелно одређују дужином. Катода је краћа.
Ако су контакти прекинути, батерија која је причвршћена за њих ће помоћи. Светло ће се појавити када се поларитети поклопе.
Анодни и катодни знак
У електрохемији је исправније говорити не о знацима наелектрисања електрода, већ о процесима који се одвијају на њима. Реакција редукције се одвија на катоди, а реакција оксидације на аноди.
У електротехници, за проток струје, катода је повезана са негативним полом извора струје, анода са позитивним.
Слични чланци:
