Care sunt anodul și catodul?
Anodul și catodul sunt tipurile de electrozi găsiți în celulele electrochimice. Acestea sunt dispozitive capabile să producă energie electrică printr-o reacție chimică. Cele mai utilizate celule electrochimice sunt bateriile.
Există două tipuri de celule electrochimice, celulele electrolitice și celulele galvanice sau voltaice. În celulele electrolitice, reacția chimică care produce energie nu se produce în mod spontan, dar curentul electric este transformat într-o reacție chimică de reducere a oxidării.
Celula galvanică este compusă din două celule jumătate. Acestea sunt conectate prin două elemente, un conductor metalic și o punte de sare.
Conductorul electric, așa cum indică numele acestuia, conduce electricitate deoarece are o rezistență foarte mică la mișcarea încărcăturii electrice. Cei mai buni conducători auto sunt de obicei metalele.
Podul de sare este un tub care leagă cele două jumătăți de celule, menținând în același timp contactul electric al acestora, fără a lăsa componentele fiecărei celule să se alăture. Fiecare jumătate de celulă din celula galvanică conține un electrod și un electrolit.
Când apare reacția chimică, una din celulele jumătății pierde electroni pe electrodul său, prin procesul de oxidare; în timp ce celălalt câștigă electronii pentru electrodul său, prin procesul de reducere.
Procesele de oxidare apar la anod și procesele de reducere la catod
Definiția anodului și catodului
anod
Numele anodului provine de la limba greacă (aná): în sus, și οδός (odós): calea. Faraday a fost cel care a inventat acest termen în secolul al XIX-lea.
Cea mai bună definiție a anodului este electrodul care pierde electronii într-o reacție de oxidare. În mod normal, este legat de polul pozitiv al tranzitului de curent electric, dar acest lucru nu este întotdeauna cazul.
Deși în baterii anodul este polul pozitiv, în luminile cu led este opusul, anodul fiind polul negativ.
În mod normal, direcția curentului electric este definită, apreciind-o ca un sens al sarcinilor libere, dar dacă conductorul nu este metalic, încărcăturile pozitive care sunt produse sunt transferate către conductorul extern.
Această mișcare implică faptul că avem sarcini pozitive și negative care se mișcă în direcții opuse, deci se spune că direcția curentului este calea sarcinilor pozitive ale cationilor care se află în anod față de sarcina negativă a anodurilor care sunt în catod.
În celulele galvanice, având un conductor metalic, curentul generat în reacție urmează calea de la polul pozitiv la polul negativ.
Dar în celulele electrolitice, prin faptul că nu au un conductor metalic, ci un electrolit, pot fi găsite ioni cu încărcare pozitivă și negativă care se mișcă în direcții opuse.
Anodele termionice primesc majoritatea electronilor care vin de la catod, încălzesc anodul și trebuie să găsească o cale de disipare. Această căldură este generată de tensiunea care se produce între electroni.
Anozi speciali
Există tipuri speciale de anozi, cum ar fi cele găsite în raze X. În aceste tuburi, energia produsă de electroni, pe lângă producerea razelor X, generează o mare energie care încălzește anodul.
Această căldură este produsă la tensiunea diferită dintre cei doi electrozi și exercită o presiune asupra electronilor. Când electronii se deplasează în curentul electric, aceștia ating anodul care transmite caldura.
catod
Catodul este electrodul cu sarcină negativă, care în reacția chimică suferă o reacție de reducere, unde starea sa de oxidare este redusă când primește electroni.
La fel ca în cazul anodului, Faraday a sugerat termenul catod care provine din greacă (catá): "în jos", și ̧δός [odós]: "camino". La acest electrod, încărcarea negativă i-a fost atribuită în timp.
Această abordare a fost falsă, deoarece, în funcție de dispozitivul în care se află, are o încărcătură sau alta.
Această relație cu polul negativ, ca și cu anodul, rezultă din prezumția că curentul curge de la polul pozitiv la polul negativ. Acest lucru apare într-o celulă galvanică.
În interiorul celulelor electrolitice, mijloacele de transfer de energie, care nu sunt într-un metal, ci într-un electrolit, pot coexista cu ioni negativi și pozitivi care se mișcă în direcții opuse. Dar, prin înțelegere, se spune că curentul trece de la anod la catod.
Catozi speciali
Un tip de catozi specifici sunt catozi termionici. În acestea, catodul emite electroni prin efectul căldurii.
În supapele termonice, catodul se poate încălzi prin circularea unui curent de încălzire într-un filament care este cuplat cu el.
Reacția de echilibru
Dacă luăm o celulă galvanică, cea mai comună celulă electrochimică, putem formula reacția de echilibru generată.
Fiecare jumătate de celulă care alcătuieste celula galvanică are o tensiune caracteristică cunoscută ca potențial de reducere. În fiecare jumătate de celulă apare o reacție de oxidare între diferitele ioni.
Când această reacție atinge un echilibru, celula nu poate oferi mai multă tensiune. În acest moment, oxidarea care are loc în semiclul acelui moment va avea o valoare pozitivă cu cât sunteți mai aproape de echilibru. Potențialul reacției va fi mai mare cu cât se atinge mai mult echilibru.
Când anodul este în echilibru, începe să piardă electroni care trec prin conductor la catod.
La catod reacția de reducere are loc, cu cât mai departe de echilibru, cu atât mai mult potențial reacția va fi atunci când electronii provin de la anod.
