Анод и катод являются типами электродов , найденных в электрохимических элементах. Это устройства, способные производить электрическую энергию посредством химической реакции. Наиболее часто используемые электрохимические элементы - это батареи.
Есть два типа электрохимических ячеек: электролитические ячейки и гальванические или гальванические ячейки. В электролитических ячейках химическая реакция, производящая энергию, не происходит спонтанно, но электрический ток преобразуется в химическую реакцию окисления-восстановления.
Гальванический элемент состоит из двух полуэлементов. Они соединены двумя элементами: металлическим проводом и соляным мостиком.
Электрический проводник, как следует из его названия, проводит электричество, потому что он имеет очень небольшое сопротивление движению электрического заряда. Лучшие проводники обычно металлические.
Солевой мостик представляет собой трубку, которая соединяет две полуэлементы, сохраняя при этом их электрический контакт и не позволяя компонентам каждой ячейки соединяться вместе.Каждая половина ячейки гальванической ячейки содержит электрод и электролит.
Когда происходит химическая реакция, одна из полуэлементов теряет электроны по направлению к своему электроду в процессе окисления; в то время как другой получает электроны для своего электрода в процессе восстановления.
На аноде происходят процессы окисления, а на катоде - процессы восстановления.
анодный
Название анода происходит от греческого ανά (ана): вверх и οδός (odós): путь. Фарадей был тем, кто ввел этот термин в употребление в 19 веке.
Лучшее определение анода - это электрод, который теряет электроны в реакции окисления. Обычно он связан с положительным полюсом прохождения электрического тока, но это не всегда так.
Хотя в батареях анод является положительным полюсом, в светодиодных лампах наоборот, анод является отрицательным полюсом.
Обычно направление электрического тока определяют, принимая его за направление свободных зарядов, но если проводник неметаллический, возникающие положительные заряды передаются внешнему проводнику.
Это движение подразумевает, что у нас есть положительные и отрицательные заряды, которые движутся в противоположных направлениях, поэтому говорят, что направление тока - это путь положительных зарядов катионов, которые находятся в аноде, к отрицательному заряду анодов. нашел на катоде.
В гальванических элементах, имеющих металлический проводник, ток, образующийся в результате реакции, действительно проходит по пути от положительного полюса к отрицательному.
Но в электролитических ячейках, поскольку они не имеют металлического проводника, а скорее электролита, можно найти ионы с положительным и отрицательным зарядом, которые движутся в противоположных направлениях.
Термоэлектронные аноды принимают большую часть электронов, которые приходят с катода, нагревают анод и должны найти способ его рассеять. Это тепло генерируется напряжением, возникающим между электронами.
Специальные аноды
Существует особый тип анода, например те, что используются в рентгеновских лучах. В этих трубках энергия, производимая электронами, помимо рентгеновских лучей, генерирует большую энергию, которая нагревает анод.
Это тепло вырабатывается при разном напряжении между двумя электродами, которое оказывает давление на электроны. Когда электроны движутся в электрическом токе, они ударяются об анод, передавая ему свое тепло.
катодный
Катод - это отрицательно заряженный электрод, который подвергается реакции восстановления в химической реакции, где его степень окисления уменьшается, когда он получает электроны.
Как и в случае с анодом, именно Фарадей предложил термин «катод», который происходит от греческого κατά: «вниз» и ὁδός: «путь». Со временем этому электроду приписывался отрицательный заряд.
Такой подход оказался неверным, так как в зависимости от устройства, в котором он находится, он имеет ту или иную нагрузку.
Эта связь с отрицательным полюсом, как и с анодом, возникает из предположения, что ток течет от положительного полюса к отрицательному. Это возникает внутри гальванического элемента.
Внутри электролитических ячеек, среда передачи энергии, находящаяся не в металле, а в электролите, могут сосуществовать отрицательные и положительные ионы, которые движутся в противоположных направлениях. Но принято считать, что ток идет от анода к катоду.
Специальные катоды
Один из типов катодов - это термоэмиссионные катоды. В них катод испускает электроны из-за воздействия тепла.
В термоэмиссионных клапанах катод может нагреваться за счет циркуляции нагревающего тока в прикрепленной к нему нити накала.
Равновесная реакция
Если мы возьмем гальванический элемент, который является наиболее распространенным электрохимическим элементом, мы можем сформулировать возникающую равновесную реакцию.
Каждая половина ячейки, составляющая гальванический элемент, имеет характеристическое напряжение, известное как понижающий потенциал. Внутри каждой полуячейки происходит реакция окисления между различными ионами.
Когда эта реакция достигает равновесия, ячейка больше не может обеспечивать напряжение. В это время окисление, происходящее в полуячейке в этот момент, будет иметь положительное значение, чем ближе оно к равновесию. Потенциал реакции будет тем больше, чем больше будет достигнуто равновесие.
Когда анод находится в равновесии, он начинает терять электроны, которые проходят через проводник к катоду.
Реакция восстановления происходит на катоде, чем дальше она от равновесия, тем больший потенциал будет иметь реакция, когда она произойдет и унесет электроны, исходящие от анода.
Ссылки
- HUHEEY, Джеймс Э. и др. Неорганическая химия: основы строения и реакционной способности. Pearson Education India, 2006 г.
- СИЕНКО, Мичелл Дж .; РОБЕРТ, А. Химия: принципы и свойства. Нью-Йорк, США: McGraw-Hill, 1966.
- БРЭДИ, Джеймс Э. Общая химия: принципы и структура. Wiley, 1990.
- ПЕТРУЧЧИ, Ральф Х. и др. Общая химия . Межамериканский образовательный фонд, 1977 г.
- МАСТЕРТОН, Уильям Л.; ХЕРЛИ, Сесиль Н. Химия: принципы и реакции. Cengage Learning, 2015.
- БАБОР, Джозеф А.; BABOR, JoseJoseph A .; АЗНАРЕС, Хосе Ибарс. Современная общая химия: введение в физическую химию и высшую описательную химию (неорганическая, органическая и биохимия). Марин, 1979.
- ШАРЛО, Гастон; ТРЕМИЛЛОН, Бернар; БАДОЗ-ЛЭМБЛИНГ, Дж. Электрохимические реакции. Торей-Массон, 1969.