Mis on anood ja katood?



The anood ja katood need on elektrokeemilistes rakkudes leiduvate elektroodide tüübid. Need on seadmed, mis on võimelised tootma elektrienergiat keemilise reaktsiooni kaudu. Kõige enam kasutatavad elektrokeemilised elemendid on patareid.

On kahte tüüpi elektrokeemilisi rakke, elektrolüütilisi rakke ja galvaanilisi või voltaalseid rakke. Elektrolüütilistes rakkudes ei juhtu energia tekitav keemiline reaktsioon spontaanselt, kuid elektrivool muundatakse oksüdatsiooni vähendamise keemiliseks reaktsiooniks.

Galvaaniline rakk koosneb kahest poolrakust. Neid ühendavad kaks elementi: metalljuht ja soolasild.

Elektrijuht, nagu nimigi ütleb, juhib elektrit, kuna tal on väga väike vastupanu elektrilaengu liikumisele. Parimad draiverid on tavaliselt metallid.

Soolasild on toru, mis ühendab mõlemad poolrakud, säilitades samal ajal elektrilise kontakti ja ilma iga raku liitumist võimaldamata. Iga galvaanilise elemendi poolrakk sisaldab elektroodi ja elektrolüüti.

Kui keemiline reaktsioon toimub, kaotab üks poolrakk oksüdatsiooniprotsessi käigus oma elektroodi elektronidest; kui teine ​​saab oma elektroodi elektronid redutseerimisprotsessi kaudu.

 Oksüdatsiooniprotsessid toimuvad anoodis ja redutseerimisprotsessid katoodis

Anoodi ja katoodi määratlus

Anood

Anoodi nimi pärineb kreeka ανά (aná): ülespoole ja οδός (odós): tee. Faraday oli see, kes lõi selle mõiste 19. sajandil.

Parim anoodi määratlus on elektrood, mis kaotab oksüdatsioonireaktsioonis elektronid. Tavaliselt on see seotud elektrivoolu transiidi positiivse poolega, kuid see ei ole alati nii.

Ehkki patareides on anood positiivne pool, on LED-tuledes vastupidine, anood on negatiivne pool.

Tavaliselt määratletakse elektrivoolu suund, hinnates seda vabade laengute mõttes, kuid kui juht ei ole metalliline, kantakse positiivsed laengud, mis tekivad, välisele juhtmele..

See liikumine tähendab, et meil on positiivsed ja negatiivsed laengud, mis liiguvad vastupidistes suundades, nii et öeldakse, et voolu suund on anoodis olevate katioonide positiivsete laengute tee anoodide negatiivse laengu suunas leitud katoodis.

Metallijuhet sisaldavates galvaanilistes rakkudes järgib reaktsiooni käigus tekkinud vool positiivse poldi ja negatiivse tee vahel..

Kuid elektrolüütilistes rakkudes võib metallilise juhi, kuid elektrolüüdi puudumise korral leida positiivse ja negatiivse laenguga ioone, mis liiguvad vastupidises suunas.

Termionilised anoodid saavad enamiku elektronidest, mis tulevad katoodist, soojendavad anoodi ja peavad leidma viisi hajutamiseks. See soojus genereeritakse pinge all, mis tekib elektronide vahel.

Erianoodid

Nendes torudes tekitab elektronide poolt toodetud energia lisaks röntgenikiirgusele ka suurt energiat, mis soojendab anoodi..

See soojus tekib kahe elektroodi vahelisel erineval pingel ja avaldab elektronidele survet. Kui elektronid voolavad elektrivoolu, tabavad nad anoodi, mis edastab selle soojuse.

Katood

Katood on negatiivse laenguga elektrood, mis keemilises reaktsioonis toimub redutseerimisreaktsioon, kus selle oksüdatsiooniaeg väheneb elektronide vastuvõtmisel..

Nagu anoodi puhul, tegi Faraday ettepaneku kasutada terminit katood, mis pärineb kreeka κατά [catá]: "allapoole" ja ὁδός [odós]: "camino". Selle elektroodi puhul omistati sellele aja jooksul negatiivne laeng.

See lähenemisviis oli vale, kuna sõltuvalt seadmest, kus see asub, on sellel koormus või muu.

See suhe negatiivse poldiga, nagu anoodi puhul, tuleneb eeldusest, et vool voolab positiivsest postist negatiivsele poolele. See tekib galvaanilise raku sees.

Elektrolüütiliste rakkude sees võivad energia ülekandmise vahendid, mis ei ole metallist, vaid elektrolüütides, eksisteerida negatiivsete ja positiivsete ioonidega, mis liiguvad vastupidises suunas. Kuid kokkuleppel öeldakse, et vool läheb anoodist katoodini.

Erilised katoodid

Üks spetsiifiliste katoodide tüüp on termionilised katoodid. Nendes kiirgab katood elektronide mõju soojuse mõjul.

Termionilistes ventiilides võib katood ennast kuumeneda, kui ta kuumutatakse vooluvõrku, mis on sellega ühendatud..

Tasakaalu reaktsioon

Kui me võtame galvanilise raku, mis on kõige tavalisem elektrokeemiline rakk, saame koostada tekkinud tasakaalulise reaktsiooni.

Igal poolel rakul, mis moodustab galvaanilise elemendi, on iseloomulik pinge, mida tuntakse redutseerimispotentsiaalina. Igas pooles rakus toimub erinevate ioonide vahel oksüdatsioonireaktsioon.

Kui see reaktsioon jõuab tasakaalu, ei saa rakk anda rohkem pingeid. Sel ajal on selle hetke semikellil toimuv oksüdatsioon positiivse väärtusega, seda lähemale olete tasakaalu saavutamisel. Reaktsiooni potentsiaal on suurem, seda suurem on tasakaal.

Kui anood on tasakaalus, hakkab see kaotama elektronide, mis läbivad juhi katoodile.

Katoodil toimub redutseerimisreaktsioon, seda kaugemal on see potentsiaalsest tasakaalust, reaktsioon toimub nii, nagu see toimub, ja võtavad anoodist tulevad elektronid..

Viited

  1. HUHEEY, James E., et al.Anorgaaniline keemia: struktuuri ja reaktiivsuse põhimõtted. Pearson Education India, 2006.
  2. SIENKO, Michell J.; ROBERT, A.Keemia: põhimõtted ja omadused. New York, USA: McGraw-Hill, 1966.
  3. BRADY, James E.Üldkeemia: põhimõtted ja struktuur. Wiley, 1990.
  4. PETRUCCI, Ralph H., et al.Üldkeemia. Ameerika haridusfond, 1977.
  5. MASTERTON, William L .; HURLEY, Cecile N.Keemia: põhimõtted ja reaktsioonid. Cengage'i õppimine, 2015.
  6. BABOR, Joseph A .; BABOR, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz.Kaasaegne üldkeemia: sissejuhatus füüsikalisse keemiasse ja hea kirjeldava keemiaga (anorgaaniline, orgaaniline ja biokeemiline). Marin, 1979.
  7. CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrokeemilised reaktsioonid. Toray-Masson, 1969.