Anodo ir katodo yra elektrodams rasti elektrocheminės ląstelių tipų. Tai yra prietaisai, galintys gaminti energiją iš cheminės reakcijos. Dažniausiai naudojamos elektrocheminės baterijos.
Yra dviejų tipų elektrocheminiai elementai, elektrolitiniai elementai ir galvaniniai arba voltatiniai elementai. Elektrolitinėse ląstelėse cheminė reakcija, kuri gamina energiją, neįvyksta savaime, tačiau elektros srovė virsta cheminės oksidacijos-redukcijos reakcija.
Galvaninį elementą sudaro dvi puselės. Jie yra sujungti dviem elementais, metaliniu laidininku ir druskos tiltu.
Elektros laidininkas, kaip rodo jo pavadinimas, veda elektrą, nes jis turi labai mažą atsparumą elektros krūvio judėjimui. Geriausi laidininkai paprastai yra metaliniai.
Druskos tiltas yra vamzdelis, jungiantis du puselius, išlaikant jų elektrinį kontaktą ir neleidžiant kiekvienos ląstelės komponentams susilieti.Kiekvienoje galvaninio elemento puselėje yra elektrodas ir elektrolitas.
Kai vyksta cheminė reakcija, viena iš pusių ląstelių praranda elektronus savo elektrodo link per oksidacijos procesą; o kitas per savo redukcijos procesą įgyja elektrodų.
Oksidacijos procesai vyksta prie anodo, o redukcijos procesai - prie katodo
Anodas
Anodo pavadinimas kilęs iš graikų ανά (aná): aukštyn, o οδός (odós): būdas. Faraday buvo tas, kuris sukūrė šį terminą XIX a.
Geriausias anodo apibrėžimas yra elektrodas, kuris praranda elektronus oksidacijos reakcijoje. Paprastai tai siejama su teigiamu elektros srovės perdavimo poliu, tačiau taip yra ne visada.
Nors baterijose anodas yra teigiamas polius, LED lemputėse jis yra priešingas, o anodas yra neigiamas polius.
Paprastai nustatoma elektros srovės kryptis, vertinant ją kaip laisvųjų krūvių kryptį, tačiau jei laidininkas nėra metalinis, susidarantys teigiami krūviai perkeliami į išorinį laidininką.
Šis judėjimas reiškia, kad turime teigiamų ir neigiamų krūvių, kurie juda priešingomis kryptimis, todėl sakoma, kad srovės kryptis yra anode esančių katijonų teigiamų krūvių kelias link neigiamo anodų krūvio. rastas ant katodo.
Galvaninėse ląstelėse, turinčiose metalinį laidininką, reakcijos metu sukuriama srovė eina keliu iš teigiamo į neigiamą polių.
Bet elektrolitiniuose elementuose, nes jie neturi metalo laidininko, o yra elektrolitas, gali būti jonų, turinčių teigiamą ir neigiamą krūvį, kurie juda priešingomis kryptimis.
Termioniniai anodai priima didžiąją dalį elektronų, kurie ateina iš katodo, kaitina anodą ir turi rasti būdą, kaip jį išsklaidyti. Ši šiluma susidaro įtampoje, kuri atsiranda tarp elektronų.
Specialūs anodai
Yra specialus anodo tipas, toks kaip aptinkamas rentgeno spinduliuose. Šiuose vamzdeliuose elektronų sukuriama energija, be rentgeno spindulių, sukuria didelę energiją, kuri kaitina anodą.
Ši šiluma sklinda esant skirtingai įtampai tarp dviejų elektrodų, veikiant elektronams slėgį. Kai elektronai juda elektros srove, jie atsitrenkia į anodą ir perduoda šilumą į jį.
Katodas
Katodas yra neigiamai įkrautas elektrodas, kuriam vykstant redukuojama cheminė reakcija, kai jo oksidacijos būsena sumažėja, kai jis gauna elektronus.
Kaip ir anodas, būtent Faradėjus pasiūlė terminą katodas, kilusį iš graikų κατά: „žemyn“ ir ,δός: „būdas“. Prie šio elektrodo laikui bėgant buvo priskirtas neigiamas krūvis.
Šis požiūris pasirodė klaidingas, nes priklausomai nuo įrenginio, kuriame jis yra, jis turi vieną ar kitą apkrovą.
Šis santykis su neigiamu poliu, kaip ir su anodu, kyla iš prielaidos, kad srovė teka iš teigiamo poliaus į neigiamą polių. Tai atsiranda galvaniniame elemente.
Elektrolitinių elementų viduje esančioje energijos perdavimo terpėje, esančioje ne metale, bet elektrolite, gali egzistuoti neigiami ir teigiami jonai, kurie juda priešingomis kryptimis. Bet pagal susitarimą sakoma, kad srovė eina nuo anodo iki katodo.
Specialūs katodai
Vienos rūšies specifiniai katodai yra termioniniai katodai. Juose katodas skleidžia elektronus dėl šilumos poveikio.
Termoelektriniuose vožtuvuose katodas gali įkaisti pats, cirkuliuodamas kaitinimo srovę siūle, pritvirtintame prie jo.
Pusiausvyros reakcija
Jei paimsime galvaninę ląstelę, kuri yra labiausiai paplitusi elektrocheminė ląstelė, galime suformuluoti susidariusią pusiausvyros reakciją.
Kiekviena galvaninio elemento puselė turi būdingą įtampą, vadinamą redukcijos potencialu. Kiekvienoje pusės ląstelėje tarp skirtingų jonų vyksta oksidacijos reakcija.
Kai ši reakcija pasiekia pusiausvyrą, ląstelė nebegali įtampa. Šiuo metu pusiau ląstelėje vykstanti oksidacija turės teigiamą vertę, kuo arčiau pusiausvyros. Reakcijos potencialas bus didesnis, kai bus pasiekta pusiausvyra.
Kai anodas yra pusiausvyroje, jis pradeda prarasti elektronus, kurie praeina per laidininką į katodą.
Redukcijos reakcija vyksta prie katodo, kuo toliau nuo pusiausvyros, tuo daugiau galimybių reakcija turės, kai ji įvyks ir paims elektronus, kurie ateina iš anodo.
Nuorodos
- HUHEEY, James E. ir kt. Neorganinė chemija: struktūros ir reaktyvumo principai. „Pearson Education India“, 2006 m.
- SIENKO, Michell J .; ROBERTAS, A. Chemija: principai ir savybės. Niujorkas, JAV: McGraw-Hill, 1966 m.
- BRADY, James E. Bendroji chemija: principai ir struktūra. Wiley, 1990 metai.
- PETRUCCI, Ralph H. ir kt. Bendroji chemija. Amerikos švietimo fondas, 1977 m.
- MASTERTONAS, Viljamas L .; HURLEY, Cecile N. Chemija: principai ir reakcijos. „Cengage“ mokymasis, 2015 m.
- BABORAS, Juozapas A .; BABORAS, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz. Šiuolaikinė bendroji chemija: Įvadas į fizikinę chemiją ir aukštesniąją aprašomąją chemiją (neorganinę, organinę ir biochemiją). Marinas,, 1979 m.
- CHARLOTAS, Gastonas; TRÉMILLON, Bernardas; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrocheminės reakcijos. Toray-Masson, 1969 m.