Катоды и аноды отрицательно и положительно заряженные электроды

Катод – это электрод устройства, который подключен к отрицательному полюсу источнику тока. Анод – противоположность ему. Это электрод прибора, подключенный к положительному полюсу источника тока.

Окислительно-восстановительный процесс на электродах

Обратите внимание! Чтобы легче запомнить разницу между ними, используют шпаргалку. В словах «катод»-«минус», «анод»-«плюс» одинаковое число букв.

Применение в электрохимии

В этом разделе химии катод – это отрицательно заряженный электрический проводник (электрод), притягивающий к себе положительно заряженные ионы (катионы) во время процессов окисления и восстановления.

Электролитическое рафинирование – это электролиз сплавов и водных растворов. Большинство цветных металлов подвергаются такой очистке. При помощи электролитической очистки получается металл с высокой чистотой. Так, степень чистоты меди после рафинирования достигает 99,99%.

Электролиз меди

На положительном электрическом проводнике во время рафинирования или очистки проходит электролитический процесс. Во время него металл с примесями помещают в электролизер и делают анодом. Такие процессы проводятся при помощи внешнего источника электрической энергии и называются реакциями электролиза. Осуществляются в электролизерах. Он выполняет функцию электронасоса, нагнетающего отрицательно заряженные частицы (электроны) в отрицательный проводник и удаляющего его из анода. Откуда исходит ток, неважно.

На катоде очищается металл от посторонних примесей. Простой катод изготавливается из вольфрама, иногда – из тантала. Достоинством вольфрамового отрицательного электрода является стойкость его изготовления. Из недостатков – имеет низкую эффективность и неэкономичность. Сложные катоды имеют разное устройство. У многих таких типов проводников на чистый металл сверху наносится специальный слой, который активирует получение большей производительности при относительно низких температурах. Они очень экономичны. Их недостаток состоит в небольшой устойчивости производительности.

Готовый чистый металл тоже называется катодом. Например, цинковый или платиновый катод. На производстве отрицательный проводник отделяют от катодной основы при помощи катодосдирочных машин.

При удалении отрицательно заряженных частиц из электрического проводника на нем создается анод, а при нагнетании отрицательно заряженных частиц на электрический проводник – катод. При электролизе очищаемого металла его положительные ионы притягивают к себе отрицательно заряженные частицы на отрицательном проводнике, и происходит восстановительный процесс. Чаще всего используют такие аноды:

• цинковые;
• кадмиевые;
• медные;
• никелевые;
• оловянные;
• золотые;
• серебряные;
• платиновые.

Чаще всего на производстве используют цинковые аноды. Они бывают:

• катанные;
• литые;
• сферические.

Больше всего применяют катанные цинковые аноды. Еще используют никелевые и медные. А вот кадмиевые почти не используются из-за их токсичности для экологии. Бронзовые и оловянные аноды применяют при изготовлении радиоэлектронных печатных плат.

Гальванизация (гальваностегия) – процесс нанесения тонкого слоя металла на другой предмет с целью предотвращения коррозии изделия, окисления контактов в электронике, износостойкости, декорации. Суть процесса такая же, как при рафинировании.

Цинк и олово используют для повышения стойкости изделия при коррозии. Цинкование бывает холодным, горячим, гальваническим, газотермическим и термодиффузионным. Золото используют в основном в защитно-декоративных целях. Серебро повышает стойкость контактов электроприборов к окислению. Хром – для увеличения износостойкости и защиты от коррозии. Хромирование придает изделиям красивый и дорогой вид. Используется для нанесения на ручки, краны, колесные диски и т.д. Процесс хромирования токсичен, поэтому строго регламентируется законодательством разных стран. Ниже на картинке представлен метод гальванизации при помощи никеля.

Никелирование чайника методом гальванизации

Применение в вакуумных электронных приборах

Здесь катод выступает источником свободных электродов. Они образуются в ходе их выбивания из металла при высоких температурах. Положительно заряженный электрод притягивает электроны, выпущенные отрицательным проводником. В разных аппаратах он в разной степени собирает их в себя. В электронных трубках он полностью притягивает отрицательно заряженные частицы, а в электронно-лучевых приборах – частично, формируя в завершении процесса электронный луч.

Маркировка

Стандартно катод маркируют как «-». Знак анода –  «+». А вот в гальванике, из-за того, что отрицательный заряд на проводнике снабжается не источником тока извне, а реакцией окисления металла, катод получит положительный заряд электрического проводника. Поэтому в аккумуляторах, когда ток меняет направление, происходит смена знаков «+» и «-».

Эти свойства катодов и анодов нашли широкое применение в промышленности при очистке металла и в гальваностегии.

Видео

Оцените статью:

Катод — это… Что такое Катод?

Катод (от греч. κάθοδος — ход вниз; возвращение) — электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока.

Катод в электрохимии

В электрохимии катод — электрод, на котором происходят реакции восстановления. Например, при электролитическом рафинировании металлов (меди, никеля и пр.) на катоде осаждается очищенный металл.

Катод в вакуумных электронных приборах

В вакуумных электронных приборах катод — электрод, который является источником свободных электронов, обычно вследствие термоэлектронной эмиссии. В электронно-лучевых приборах катод входит в состав электронной пушки.

Катод у полупроводниковых приборов

Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключённый к отрицательному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют катодом, подключённый к положительному полюсу — анодом.

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака катода — «-» или «+», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов.

В электрохимии принято считать, что катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — тот, где протекает процесс окисления^[1][2]. При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод.

В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод. Так, на приведённой иллюстрации изображён обозначенный знаком «+» катод гальванического элемента, на котором происходит восстановление меди.

В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора знак анода и катода меняется в зависимости от направления протекания тока. ^[2][3][4].

В электротехнике катод — отрицательный электрод, ток течет от анода к катоду, электроны, соответственно, наоборот.

См. также

Литература

1. ↑ Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия : Учеб. для хим.-технолог. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1984. — С. 13.
2. ↑ ^{1 2} Лукомский Ю. Я., Гамбург Ю. Д. Физико-химические основы электрохимии: Учебник. — Долгопрудный : Издательский Дом «Интеллект», 2008. — С. 19 — ISBN 978-5-91559-007-5
3. ↑ Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургиздат, 1963. — С. 131.
4. ↑ Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. — Л. : Химия, 1981. — С. 405.

Ссылки

РАЗНИЦА МЕЖДУ АНОДОМ И КАТОДОМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

В ключевое отличие между анодом и катодом это то, что анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный вывод.Аноды и катоды — это электроды с противоположной полярностью. Чтобы узнать разницу м

В ключевое отличие между анодом и катодом это то, что анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный вывод.

Аноды и катоды — это электроды с противоположной полярностью. Чтобы узнать разницу между анодом и катодом, нам сначала нужно понять, что они собой представляют. Аноды и катоды — это электроды, которые используются для подачи электрического тока в любое устройство, использующее электричество, или из него. Электрод — это проводящий материал, который позволяет току проходить через него. Электроды обычно изготавливаются из металлов, таких как медь, никель, цинк и т. Д., Но некоторые электроды также сделаны из неметаллов, таких как углерод. Кроме того, электрод замыкает цепь, пропуская через него ток.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое анод
3. Что такое катод
4. Параллельное сравнение — анод и катод в табличной форме
5. Резюме

Что такое анод?

Анод — это электрод, на котором ток покидает ячейку и где происходит окисление. Мы также называем его положительным электродом. Простая батарея состоит из трех основных частей: анода, катода и электролита. Традиционно электроды находятся на концах батареи. Когда мы соединяем эти концы с электричеством, внутри батареи начинается химическая реакция. Здесь электроны возмущаются и должны реорганизоваться. Они отталкиваются друг от друга и движутся к катоду, на котором меньше электронов. Это уравновешивает электроны во всем растворе (электролите).

Как правило, ток течет через катод, когда устройство разряжается. Однако направление тока меняется на противоположное, когда устройство заряжается, и катод начинает работать как анод, а анод становится катодом.

В первичном элементе или батарее выводы необратимы, а это означает, что анод всегда будет положительным. Это потому, что мы всегда используем это устройство для разряда электрического тока. Но в случае вторичных элементов или батарей электроды обратимы, поскольку устройство разряжается, но также получают ток для зарядки.

Что такое катод?

Катод — это электрод, по которому ток входит в ячейку и происходит восстановление. Мы также можем назвать это отрицательным электродом. Однако катод может быть отрицательным в электролитических ячейках и положительным в гальванических элементах.

Катод обеспечивает электроны для катионов (положительно заряженных ионов). Эти ионы попадают на катод через электролит. Более того, катодный ток — это поток электронов от катода к катионам в растворе. Однако термины катод и анод могут иметь разные значения в разных приложениях.

В чем разница между анодом и катодом?

Анод — это электрод, на котором ток покидает ячейку и где происходит окисление, а катод — это электрод, через который ток входит в ячейку и происходит восстановление. Ключевое различие между анодом и катодом состоит в том, что анод является положительным выводом, а катод — отрицательным выводом. Однако есть также биполярные электроды, которые могут работать как аноды, так и катоды. Обычно анод притягивает анионы, а катод притягивает катионы, что привело к названию этих электродов именно так.

Резюме — анод против катода

Анод — это электрод, на котором ток покидает ячейку и где происходит окисление, а катод — это электрод, через который ток входит в ячейку и происходит восстановление. Ключевое различие между анодом и катодом состоит в том, что анод является положительным выводом, а катод — отрицательным выводом.

Анод — ОКСИ Про

Анод – это электрод прибора, который присоединяется к положительному полюсу необходимого источника питания. При этом электрический потенциал анода является положительным по отношению к потенциалу указанного катода. Во всех процессах электролиза анод – это электрически положительный полюс, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции. Получается, что результатом этих операций может быть разрушение анода. Это используется, например, при электрорафинировании металлов.

Самые популярные аноды

В металлургии используется анод для гальваники для того, чтобы наносить на поверхность изделий слой металла электрохимическим способом или для электрорафинирования. При этом процессе металл с примесями полностью растворяется на аноде, а потом осаждается в чистом виде на катоде.

В основном распространены аноды из цинка, которые могут быть литыми, сферическими, катаными. Причем последние используются чаще всего. Кроме того, берут аноды из никеля, меди, олова, бронзы, кадмия, сплава сурьмы и свинца, серебра, платины и золота. А вот из кадмия аноды почти не используют, что обуславливается их экологической вредностью. Анод из драгоценных металлов используют для того, чтобы повысить коррозионную стойкость, улучшить эстетические свойства предметов, а также для других целей. Кроме того, они пригодятся и для того, чтобы повысить электропроводность изделий.

В вакуумных электронных приборах анод – это специальный электрод, который способен притягивать к себе любые летящие электроны, которые испущены катодом. В рентгеновских трубках и электронных лампах он имеет такую конструкцию, когда полностью поглощает все электроны. В электронно-лучевых трубках аноды являются элементами электронной пушки, которые поглощают только часть летящих электронов, формируя при этом электронный луч после себя. В полупроводниковых приборах электроды, которые подключаются к положительному источнику тока, когда прибор открыт, то есть он имеет небольшое сопротивление, называют анодом, а тот, что подключен к отрицательному полюсу, соответственно, – катодом.

Знак анода и катода

В специальной литературе часто можно встретить самое разное обозначение знака анода: «+» или «-». Это определяется особенностями рассматриваемых процессов. К примеру, в электрохимии считают, что катод – это электрод, на котором протекает процесс восстановления, а анод – это электрод, на котором протекает процесс окисления. При активной работе электролизера внешний источник тока обеспечивает на одном электроде  избыток электронов и здесь происходит восстановление металла. Этот электрод является катодом. А на другом электроде, в свою очередь, обеспечивается недостаток электронов и происходит окисление металла, и его называют анодом.

При работе гальванического элемента, на одном из электродов избыток электронов обеспечивается уже не внешним источником тока, а именно реакцией окисления металла, то есть здесь отрицательным будет уже анод. Электроны, которые проходят через внешнюю цепь, будут расходоваться на протекание реакции восстановления, то есть катодом можно назвать положительный электрод.

Исходя из такого толкования, для аккумулятора аноды и катоды меняются местами в зависимости от того, как направлен ток внутри аккумулятора. В электротехнике анодом называют положительный электрод. Так электрический ток течет от анода к катоду, а электроны – наоборот.

В чем ключевые различия между анодом и катодом?

Анод и катод — это две классификации, по которым классифицируются электроды. Существенная разница между анодом и катодом заключается в том, что на аноде происходит окисление. Напротив, на катоде происходит восстановление.

Люди в большинстве своем ошибочно считают анод только положительным, а катод только отрицательным. Но в данной статье вы узнаете, что различие между анодом и катодом не зависит только от типа полярности.

Что такое электрод?

Важный компонент электрохимической ячейки, контактирующий с электролитом, известен как электрод. Электрод действует как металлический контакт, через который ток «входит» и «выходит» из электролита (заряд / разряд аккумуляторной батареи). Более конкретно, мы можем сказать, что он рассматривается как поверхность, на которой происходит окислительно-восстановительная реакция между металлом и электролитом.

Электрод обычно представляет собой электрический проводник / полупроводник внутри электрохимической ячейки. Он определяет проводящую фазу, в которой происходит перенос носителей заряда.

Электрод, который теряет электроны, принимаемые электролитом, подвергается окислению. Однако, когда происходит обратная операция, то есть когда электрод приобретает электроны, которые высвобождаются электролитом, он восстанавливается.

Сравнительная таблица анода и катода

Сравниваемый параметр	Анод	Катод
Основные отличия	Электрод, на котором происходит окисление	Электрод, на котором происходит восстановление
Полярность клемм в электролитической ячейке	Положительный	Отрицательный
Полярность клемм в гальванической ячейке	Отрицательный	Положительный
Поведение	Анод в электролитической ячейке притягивает анионы	Катод в электролитической ячейке притягивает катионы
Сущность	В электролизере это источник положительного заряда или акцептор электронов	В электролитической ячейке это источник отрицательного заряда или донор электронов

Определение анода

Анод — это тип электрода, который может иметь как положительную, так и отрицательную полярность, в зависимости от типа ячейки. Однако анод конкретно определяется как электрод, на котором происходит окисление, то есть потеря электронов.

Здесь следует отметить, что нельзя определить анод конкретно как положительный или отрицательный в целом, поскольку его полярность напрямую зависит от типа ячейки.

Определение катода

Подобно аноду, катод может удерживать как положительный, так и отрицательный заряд в зависимости от типа элемента. Что касается катода, то это электрод, на котором происходит восстановление, то есть он накапливает электроны.

Так же, как и анод, катод не может быть определен в соответствии с его положительной или отрицательной полярностью, но возникновение процессов восстановления на электроде означает, что это катод.

Ключевые различия между анодом и катодом

• Ключевым фактором различия между анодом и катодом является то, что анод соответствует электроду, на котором происходит окисление, то есть потеря электронов. В то время как катод соответствует электроду, на котором происходит восстановление, то есть происходит накопление электронов.
• Специфическое обозначение анода как положительного, а катода как отрицательного неверно. Это происходит потому, что полярность клемм меняется в зависимости от типа используемого элемента (электролитического или гальванического).
• Для электролитической ячейки анод действует как положительный вывод, в то время как катод сохраняет отрицательную полярность. Таким образом, анод притягивает отрицательно заряженные частицы, а катод притягивает положительно заряженные частицы.
• Для гальванического элемента анод сохраняет отрицательную полярность, а катод действует как положительный вывод. Следовательно, здесь анод будет притягивать положительно заряженные частицы, а катод будет притягивать отрицательно заряженные частицы.

Экспериментальный анализ

Рассмотрим схему гальванической ячейки, показанную ниже, чтобы понять, как протекает ток через электролит.

Здесь, в двух отдельных емкостях, находится раствор сульфата меди и сульфата цинка. Для поддержания электрического контакта между двумя растворами используется солевой мостик, содержащий хлорид калия. Два электрода из цинка и меди, которые будут действовать как анод и катод, соединены металлическим проводом через выключатель.

Во время разомкнутого состояния контакта из-за разомкнутой цепи никакой реакции не будет происходить ни в одной из емкостей, и, следовательно, не будет протекания тока через провод. Если контакт находится во включенном состоянии, мы получим замкнутую схему, тогда электроны из Zn-электрода мигрируют (окисляются) через солевой мостик и восстанавливаются на медном электроде (восстановление).

Движение анионов (отрицательно заряженных частиц) генерирует ток, который течет по металлической проволоке. Однако направление потока электронов будет противоположным течению тока.

Как вы заметили здесь, среди двух электродов окисление происходит на цинковом электроде, таким образом, это анод с отрицательной полярностью, а восстановление происходит на медном электроде, таким образом, это катод с положительной полярностью в гальванической ячейке.

Однако при рассмотрении электролитической ячейки полярность анодного и катодного выводов будет обратной. Давайте рассмотрим схему электролитической ячейки, показанную ниже:

Здесь взят хлорид натрия в жидком состоянии, в который погружена пара электродов. В жидком состоянии ионы Na + и Cl– разделяются и находятся в свободном состоянии. Наряду с этим два электрода соединены батареей.

Электрод, соединенный с отрицательной клеммой батареи, притягивает ионы Na +, в то время как анионы, то есть Cl–, течет к электроду, соединенному с положительной клеммой. При достижении соответствующего электрода потенциал батареи позволяет ионам Na + приобретать электроны (восстанавливать их), образуя металлический натрий.

Точно так же ионы хлора (Cl–) теряют электроны (окисление) на электроде, соединенном с отрицательной клеммой, в результате чего образуется газ Cl₂. Здесь положительный электрод, на котором происходит окисление, — это анод, а электрод, на котором происходит восстановление, — это катод.

Здесь следует отметить, что поскольку электроны движутся от катода к аноду, направление тока будет от анода к катоду.

Прохождение тока через жидкий хлорид натрия приводит к его разложению на элементы, то есть металлический натрий и газообразный хлор.

Вывод

В качестве примера мы рассмотрели два типа ячеек — гальванические и электролитические. Направление тока противоположно направлению движения отрицательно заряженной частицы. В электролитической ячейке ток течет от анода к катоду. В гальваническом элементе ток течет от катода к аноду.

Определение анода и катода — Справочник химика 21

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНОДА И КАТОДА [c.22]

    Дайте определения понятиям катод , анод , катодный процесс , анодный процесс . [c.105]

    Другой метод определения рассеивающей способности на плоских, параллельно расположенных к аноду катодах был предложен Фильдом. В отличие от предыдущего в данном случае катоды устанавливаются по одну сторону от анода и отделяются друг от друга токонепроводящей перегородкой (рис, XI-10). [c.363]

    Необходимо рассматривать не только реакцию между окружающей средой и металлическим покрытием, но и реакцию, которая происходит, когда воздействию окружающей среды подвергается гальваническая пара. При этом из-за пористости, дефектов покрытия, механического повреждения или в результате коррозии покрытия не обеспечивается защита основного металла. Если при воздействии определенной среды покрытие служит катодом по отношению к основному металлу, то образуются малый анод и большой катод, что приводит к интенсивной коррозии, сосредоточенной на малой площади. При дальнейшей коррозии соотношение площадей анод —катод существенным образом не изменяется, поскольку покрытие не корродирует [c.50]

    В рассматриваемой нами системе источник постоянного тока—анод— катод изменение общего тока / обязательно приведет к соответствующим изменениям токов /с и /ф, а также и зарядов с и ф. Увеличение и уменьщение напряжения между электродами изменяют концентрацию частиц при электродном слое. Поскольку процесс изменения концентрации раствора является нестационарным, следовательно, и при каком-то определенном напряжении источника составляющие /с и /ф общий ток / могут изменяться. [c.64]

    Термоэмиссионные константы А и методом прямых Ричардсона в экспериментальном диоде с тройным анодом. Катод был прямонакальным на танталовом керне. Измерялась только эмиссия с центральной, равномерно нагретой части катода, чем исключалось влияние охлажденных концов. По полученным данным строились кривые Шоттки, а затем прямые Ричардсона для определения работы выхода. [c.110]

    IV. Дайте определения анода и катода (с. 8, рис. 6) [c.131]

    Интенсивность / возникающего рентгеновского излучения зависит от напряжения анод — катод Уа и прямо пропорциональна анодному току /а и обычно задается на определенном расстоянии от трубки. [c.289]

    Лампа с полым катодом (рис. 11.25) представляет собой стеклянный или кварцевый баллон, заполненный инертным газом под низким давлением, внутри которого находятся два электрода — катод и анод. Катод имеет форму чаши и изготавливается из чистого металла. При подаче напряжения на электроды возникает тлеющий разряд с образованием положительных ионов газа-наполнителя. Последние бомбардируют катод, выбивая атомы металла в газовую фазу. Там эти атомы возбуждаются и испускают излучение, характерное для свободных атомов соответствующего элемента. Таким образом, спектр излучения лампы с полым катодом — это атомный спектр материала катода (плюс линии, испускаемые возбужденными ионами газа-наполнителя). Из него с помощью обычного дифракционного монохроматора можно выделить одну (обычно наиболее интенсивную) линию и использовать ее для атомно-абсорбционного определения соответствующего элемента. [c.244]

    Суммарные реакции на аноде, катоде и для всего элемента в целом приведены на рис. 32.20. В каждом элементе протекает полуреакция окисления и полуреакция восстановления. Полуреакция окисления всегда происходит на электроде, называемом анодом, а полуреакция восстановления — на катоде. Фактически это основные определения анода и катода в электрохимии. [c.86]

    Определение бора в карбиде кремния. 80 мг смеси помещают в кратер графитового электрода. Электрод со смесью помещают в камеру (рис. 9) и подключают анодом. Катодом служит электрод, заточенный на конус. Межэлектродный промежуток — 3 лгм. Пробы отжигают при [c.226]

    Определение Mg, Си, Ре, А1, Т1 в карбиде кремни.ч. 80 мг смеси помещают в кратер графитового электрода. Смесь уплотняют палочкой из органического стекла. Электрод со смесью служит анодом. Катодом является электрод, заточенный на конус. Между электродами зажигают дугу силой тока 10 а. Межэлектродный промежуток — 3 мм. Спектры образцов фотографируют не менее 4 раз при ширине щели спектрографа 0,015 мм. Время экспозиции— 1 мин. [c.226]

    Катод лампы нагревается электрическим током от специальной батареи. При достижении определенной температуры катод испускает электроны, имеющие самые разнообразные скорости. Электроны создают у катода так называемое электронное облако , образующее пространственный заряд, который своим отрицательным полем уменьшает дальнейшую эмиссию электронов. Если присоединить батарею положительным полюсом к аноду, а отрицательным—к катоду, то электроны полетят на анод, в цепи возникнет электронный ток. С увеличением напряжения на аноде все большее количество электронов будет достигать анода—сила электронного тока будет расти. Увеличение силы тока будет про- [c.76]

    Фарадей предложил ряд определений важнейших понятий, которые используются и в наши дни. Он ввел понятия электролиз , электролит , электрод , анод , катод . Частицы, образующиеся при электролизе, Фарадей называл ионами, которые в зависимости от направления их движения в электролите разделял на анионы и катионы. Среди исследований по электричеству работы Фарадея явились вершиной научных достижений. В химии же они стали эффективными только в сочетании с работами С. Аррениуса и Я. Г. Вант-Гоффа. Помимо одной из самых его известных книг История свечи в 1827 г. он опубликовал тоже ставшую очень популярной книгу Способы работы в химической лаборатории . [c.85]

    II лучше соответствует применению формулы (40,10) к цилиндрическому триоду. Выражение (40,27) приводит к новому определению проницаемости триода, а именно проницаемость триода представляет собой отношение ёмкости анод-катод и ёмкости [c.151]

    Электролиз металлов ведут в режимах, обеспечивающих их максимальные выделение. Так, для получения алюминия из его окиси А12анод-катод в 1,7 В, поддерживают температуру электролиза в пределах 940— 950°С и его определенную концентрацию. [c.73]

    Выполнение определения. Образцы конденсатов (50 см ) упаривают на 30 мг угольного порошка во фторопластовых чашках на водяной бане. Полученные конденсаты переносят количественно в кратеры угольных электродов, применяемых в качестве анода. Катодом служат угольные электроды,, заточенные на конус. Спектры возбуждают в дуге постоянного тока (сила тока 12—14 А) и фотографируют на кварцевом спектрографе ИСП-28 с трехлинзовой конденсорной системой. Стандартные образцы, содержащие от 0,1 до 1 10 % анализируемых элементов, готовят, как указано в работе [1]. В качестве носителя применяют фторид натрия, который прибавляют к навескам стандартных образцов и конденсатам по 0,5 мг. Для анализа выбирают следующие линии определяемых элементов (нм) А1 — 308,22 5п — 284,08 5т — 336,58 Сг — 283,54 Си — 327,4. Градуировочные графики строят в координатах [Л5 lg ], где — разность почернений аналитической [c.16]

    Высокой селективностью, чувствительностью и точностью определения обладает полярографический метод. Он основан на измерении силы тока, возникающей при окислении или восстановлении анализируемых веществ на поверхности рабочего электрода. Различают катодную поляризацию, при которой применяют катод с небольшой, а анод с большой поверхностью. Плотность тока сравнительно велика на катоде и очень мала на аноде. Поляризация происходит на катоде при прохождении тока через раствор. При анодной поляризации, наоборот, используют анод с небольшой, а катод с большой поверхностью. Поляризация происходит на аноде, катод не поляризуется. [c.5]

    Явление электролитического выделения вещества щироко используется для получения химически чистых металлов меди, цинка, алюминия, магния, никеля, кобальта и т. п. Для выделения каждого вещества необходимо создать и поддерживать свой режим. Так, для выделения алюминия из его окиси АЬОз необходимо иметь разность потенциалов анод — катод 1,7 в, поддерживать определенную концентрацию ионов и температуру. [c.134]

    Нагляднее отображают явления, происходящие на электродах гальванического элемента, следующие определения анод — электрод, на котором происходят процессы окисления, сопровождающиеся освобождением электронов катод — электрод, на котором происходят процессы восстановления, сопровождающиеся связыванием электронов. (Прим. ред.) [c.21]

    С. В. Горбачев. На протяжении последних лет в работе нашей лаборатории возникло новое направление. Основная идея этого направления — использовать опыт химической кинетики для решения электрохимических задач. А. Н. Фрумкин сказал, что исследование влияния температуры на скорость электрохимических реакций оказалось методом плодотворным, но, но его мнению, в наших работах имеется недостаток, связанный с тем, что измерения относились к определенному потенциалу, тох да как желательно относить их к определенному перенапряжению, или, правильнее,— к определенному потенциалу поляризации. В своих работах мы всегда подчеркивали, что измерение целесообразно проводить, применяя в качестве электродов сравнения электроды в том же растворе, при той же температуре и даже в том же сосуде, а пе каломельные полуэлементы. Поэтому в наших работах применяется сосудик из трех отделений анод, катод и электрод сравнения. И только когда речь идет о необратимых [c.133]

    Задача определения поверхности катода решается, если задать граничные условия на стационарной поверхности анода для тока и потенциала. [c.138]

    Электроды для электрогравиметрических определений. Платиновые катоды и аноды наиболее предпочтительны в электрогравиметрии, так как они устойчивы к действию кислот и оснований, легко очищаются подходящими растворителями от остатков осажденного металла, и при необходимости их можно прокаливать в пламени для удаления примесей органических веществ, мешающих равномерному однородному отложению металла на электроде. Для некоторых электрогравиметриче- [c.418]

    Итак, имеются три определения анода и катода. Анод — это электрод, в котором протекает реакция окисления плотность тока направлена в электролит электродное напряжение отрицательно. Катод — это электрод, в котором протекает реакция восстановления плотность тока направлена из электролита электродное напряжение положительно. [c.60]

    Электроды для электрогравиметрических определений. Платиновые катоды и аноды наиболее нредночтительны в электрогравиметрии, так [c.118]

    Бадо-Ламблинг [86] построил кривые поляризации для окисления церия (III) на платиновых анодах 100%-ная эффективность тока достигается только в том случае, когда концентрация окисляемого вещества достаточно велика, так что сопутствующее окисление воды остается пренебрежимо малым. По данным Шульца [140], потенциостатическая кулонометрия может использоваться для определения европия в 0,1 н. растворе НС1. Восстановление европия (III) до европия (II) на ртутном катоде ни в одном из испытанных Шульцем электролитов не проходило при 100%-ной эффективности тока. Когда европий восстанавливается при —0,8 в относительно AgjAg l и затем снова окисляется при —0,1 в и при прочих равных условиях, электролиз является почти точным. Шульц определил, что малые количества галлия, иттрия, иттербия, лантана, церия, кальция, алюминия, кремния или железа не являются помехой при этом определении. Используя катод из амальгамы лития, Онстотт [141] отделял европий от самария и самарий от гадолиния [142] в среде цитрата. [c.63]

    Фильтрат с промывными водами, полученный после определения НзЗпОд, упаривают до объема 100—120 ял и добавляют к нему 25 мл разбавленной (1 1) азотной кислоты. В полученный раствор опускают предварительно взвешенные электроды и начинают электролиз. Выделение меди и свинца проводят при напряжении 2,2—2,4 б и силе тока 1,8—3,0 а. Через 30—35 жын добавляют 2—3 мл разбавленной (1 1) серной кислоты и, не прекращая электролиза, частично нейтрализуют раствор 25—30жл 10%-ного раствора ЫН ОН. Продолжают электролиз еще в течение 20— 30 мин. Приливают в раствор такое количество воды, чтобы уровень жидкости повысился на 1—1,5с и, и проверяют выделение меди на свежей поверхности. Если медь не выделяется из раствора, то, не прерывая тока, убирают стакан с раствором и промывают электроды, подставляя стакан с чистой водой,затем выключают ток и снимают электроды. Анод сушат в сушильном шкафу при 180 °С, положив его в фарфоровую чашку чтобы избежать случайной потери РЬОд, так как последняя непрочно удерживается на поверхности анода. Катод промывают спиртом, высушивают в сушильном шкафу в течение 3—5 мин и взвешивают. [c.338]

    На рис. 3 приведена принципиальная схема установки для определения толщины барьерной части пленок. Рабочие электроды и электролит те же самые, что и в описанном выше методе измерения импеданса. Электрод с исследуемой пленкой являлся анодом. Катодом служил неокисленный электрод аналогичных размеров из того же материала. Увеличивая ступенчато, через 200 мв, напряжение на [c.208]

    Авторы работы [16] вели электролиз в платиновой чашке, являвшейся одновременно анодом, катодом служил медный или угольный стержень (00,5—1,2 мм). При проведении электролиза в 0,1 мл 2 н. солянокислого раствора при напряжении 2 в выделяются Hg, Ag, Сс1, РЬ, В1, Си, Аз, 5Ь, 8п, Ке. 5е, Т1, Аи и Р1. Из аммиачного раствора выделяются Ag, Сс1, Т1, Оа, 1п, Ое, 2п, N1, Со, Мо, V, II, Ре, Сг и А1. Время электролиза 30—40 минут. Выделившиеся на электроде примеси непосредственно возбуждались в обрывной дуге. Чувствительность определения из объема 0,1 мл 10 —10 %. Показана возможность разделения обеих групп. [c.138]

    Шовен и соавторы [185, 186[ использовали расплав системы Na l — KaZrP , содержание фторцирконата калия в которой составляло 65 масс.%. Электролиз проводили при 850° С в атмосфере аргона в графитовом тигле, который служил анодом. Катодами служили стержни из молибдена, никеля или стали. При электролизе на катоде выделяется металлический цирконий, обедненный гафнием. Степень разделения или обеднения осадка гафнием ( ) в определенный отрезок времени ведения электролиза определяется уравнением [c.48]

    Постановка и решение задачи вывода электролизера на ремонт имеют некоторую особенность в зависимости от вида анодного материала, которая объясняется определенным различием в кинетике анодных процессов. Поэтому ниже подробно рассматриваются постановка и решение задачи для электролизеров с графитовыми анодами и указывается их трансформация для электролизеров с анодами ОРТА. Параметры процессов, протекающих в электролизере, меняются. Так со временем сечение графитовых анодов уменьшается, увеличивается зазор анод — катод, растет напряжение на ванне, возрастает расход электроэнергии на 1 т NaOH. Когда напряжение на электролизере достигает некоторого верхнего предела с учетом концентрации щелочи в католите, аноды заменяют. При высокой концентрации щелочи на выходе, когда увеличить расход анолита повышением гидростатического давления на диафрагме невозможно, а пробег анодов небольшой, диафрагму (катод) заменяют или промывают ее конденсатом. [c.104]

    Экранирование катода и однородность пленок. Обычно распылительная система монтируется таким образом, чтобы ионное распыление имело место лишь на одной стороне мишени. Это объясняется тем, что на обратной стороне часто располагаются охлаждающие змеевики, крепления и т. п,. распыление которых было бы весьма нежелательным. Кроме того, это обусловлено необходимостью экономии полного тока, подводимого к катоду. От нежелательного распыления чаще всего избавляются, применяя матал-лические экраны, и.меющие потенциал анода и располагаемые от катода на расстоянии, меньшем толщины катодного темного пространства [1]. Как уже отмечалось ранее, нельзя зажечь разряд между двумя поверхностями, разделенными промежутком, который был бы меньше катодного темного про-странства.Очевидно, что экран катода должен повторять все его контуры с тем, чтобы нигде не отстоять от катода дальше, чем на толщину катодного темного пространства. Если даже разряд, возникший где-либо внутри системы экран — катод, и не приведет к появлению распыленного материала в рабочем объеме, он может легко перерасти в дуговой разряд. Чтобы предотвратить распыление определенных участков катода, вместо экранирования их можно изолировать, покрыв диэлектрическим материалом. Однако при этом возникает опасность газовыделения придание же необходимой фор.мы диэлектрическому покрытию является несравнимо более сложной задачей, чем изготовление металлического экрана. Кроме того, часто возникают осложнения в связи с осаждением на диэлектрик распыляемого материала. [c.421]

    Спектральный анализ. Навеску пробы или эталона, равную 60 мг, помещают в кратер нижнего электрода и сжигают в дуге постоянного тока. Проба — анод, катод заточен на полусферу. Регистрацию спектров осуществляют на фотопластинках панхром для натрия и лития и И-780 —для калия. На одной фотопластинке снимают по три спектра проб и эталонов. Для определения лития сухую фотопластинку фотометрируют на микрофотометре МФ-2 по логарифмической щкале и замеряют суммарное почернение от излучения линии и фона и почернение фона. По данным, полученным для эталонов, строят калибровочный график в координатах разность почернений линий и фона — логарифм концентрации лития в эталоне, и по нему определяют содержание лития в пробе. Для определения содержания натрия и калия снимают профиль линии, полученной на спектрограмме, на фотопластинку микро , щель микрофотометра 30 мк, скорость записи 20 мм мин, масц таб 25 1. Пластинку проявляют в течение [c.30]

    Спектральный анализ. Пробы и эталоны в количестве 60 помещают в кратер графитового электрода диал етром 3,5 мм и глубиной 5 мм и сжигают в дуге постоянного тока. Проба-анод, катод заточен на полусферу. Спектры проб и эталонов по три раза каждый фотографируют на фотопластинки панхром для натрия и лития и на фотопластинки И-780 для калия. В связи с самопоглощением резонансных линий щелочных металлов расчет проводили по формуле, предложенной Спекировым [2]. Фотометрирование и расчет см. в статье Определение примесей в сплаве системы 51—Сг——Ре . Для анализа используют резонансные линии (А) натрий 5889,899, калий 7664,899 и литий 6707,844. [c.42]

    При определении кислорода в двуокиси свинца [889] образец помещают в платиновый контейнер и погружают в раствор гидроокиси натрия. В этот же раствор вводят платиновый анод (катодом служит контейнер), пропускают ток силой 1 а и измеряют катодный потенциал относительно электрода Hg/HgO/2,5 н. раствор NaOH. Разрядка деполяризатора согласно уравнения [c.114]

    Ионизационные кривые снимались в интервале разности потенциалов анод — катод от 7 до 35 е через 0,15 в. Потенциалы появления ионов определяли методом экстраполированных разностей [2] сравнение проводили между кривой эффективного выхода исследуемого иона и кривой эффективного выхода молекулярного иона бензола потенциал появления молекулярного иона бензола был принят равным 9,21 0,01 эв [3]. Бензол вводили в источник одновременно с исследуемым веществом. При определении потенциала появления иона СдН из тиофена в качестве репера применяли аргон (ионизационный потенциал 15,76 эв [4]), а бензол в прибор не вводили, так как при электронном ударе он также может дать ион С3Н3 .  [c.240]

    Определение по методу клиновидного] сдвоенного анода. Прибор состоит из трех металли- ческих пластин, которые закрепл5потся в виде клина. Клин является анодом. Катодом служат стенки ванны.  [c.22]

    Определение внутренних напряжений по методу изгиба производится следующим образом. Тонкая металлическая пластинка длиной в несколько сантиметров, испольуемая в качестве катода, неподвижно закрепляется с одного конца, в то время как другой конец ее может свободно перемещаться. В качестве анода применяется пластинка примерно такого же размера, которая закрепляется параллельно катоду на определенном расстоянии. Катод со стороны, противоположной аноду, покрывается тонким слоем изолирующего вещества (например, лака) для того, чтобы металл осаждался только на одной стороне его. По мере осаждения металла под действием внутренних напряжений, возникающих в осадке, происходит изгиб катодной пластинки. В зависимости от величины и знака внутренних напряжений осадка меняются величина и направление изгиба катода. [c.89]

---

Что такое анод, а что такое катод | Инженерные знания

В статьях и заметках на нашем канале частенько проскакивают слова анод и катод. Эти термины пронизываются все технические науки и будут встречаться регулярно. На первый взгляд они должны быть знакомы нам ещё этак класса из 8 школьной программы, но кто же её когда помнит 🙂 Давайте раз и навсегда разберемся с тем, что такое анод и что такое катод и когда используются эти термины.

Начнем с самого простого. Анод и катод впервые встречаются нам в курсе химии. Катод от греческого «ход вниз», анод от греческого «ход вверх».

На момент появления этих хитрых слов мы ещё не до конца понимаем, что такое электричество (советую прочитать вот эту статейку) и знаем только самые основы электрофизики. Главная путаница тут с тем, где плюс, а где минус. Однозначно тут ответить нельзя, так как зависит всё от ситуации.

Электрический ток, как нам известно, есть упорядоченное направленное движение частиц. Если всё сильно упростить (и даже немного исказить, что допустимо для общего понимания вопроса), то для существования этого тока нужны сами частицы. Их нужно где-то брать. Берутся они из источника тока. Рассматривая устройство обычной батарейки, где электрический ток получается «химическим» образом, мы наблюдаем следующую картинку.

Частицы берутся из протекающей химической реакции. На одном электроде идёт окисление, на другом — восстановление. Помним, что окисление — это отдача электронов, а восстановление — это принятие электронов. Чем не электрический ток, если увязать всё это в единую систему :)…Так, собственно говоря, и поступили.

Поместили два электрода из разных металлов в раствор электролита. Раствор электролита начал реагировать с каждым из электродов параллельно выполняя транспортную функцию для переноса заряженных частиц от одной пластины к другой пластине. Один электрод восстанавливается, а другой окисляется. Получается электрический ток. Если к этим электродам подключить внешнюю нагрузку, то получится электрическая цепь. Заряд будет «пробегать» по этой внешней нагрузке (например по лампочке) и появится электрический ток.

Если же запустить процесс в обратном направлении, то при правильном подборе химии процесса, мы сможем зарядить этот элемент питания и получится аккумулятор.

Ну а катод и анод — это просто заумные названия положительного и отрицательного электрода в такой системе.

На аноде происходит окислительная реакция а сам он восстановитель в системе. С него уходят заряженные частицы в цепь. На катоде происходит восстановительная реакция, а сам он окислитель. В цепи он принимает заряженные частицы.

Есть тут и заковырка, куда же без неё 🙂 Мало запомнить, что анод — это минус, а катод — это плюс. Очень важно понимать логику процесса и анализировать его химию. Пока мы находимся в рамках системы «элемент питания» всё будет действительно так, как мы описали выше. Но что, если мы рассматриваем электролиз? Про электролиз можно написать ещё одну огромную статью, но пока рано. Усвоим главное!

Электролиз есть процесс выделения на электродах растворённых веществ из электролита. Те самые хромированные детали, как вариант, делают именно этим способом.

В этом процессе необходим внешний источник тока, который создаст разность потенциалов между электрическими проводниками. Нужен внешний источник тока, который будет вкачивать ток в систему. Тогда на аноде будет плюс, а на катоде — противоположно.

Ещё полезно запомнить, что особенности процессов на анодах и катодах породили множество разных методик обработки. Анодировка, хромирование, различные прочие процессы гальванической обработки и активно используются в технике. Про обработку металла подобным образом я рассказывал здесь.

Ещё некоторая путаница встречается и в полупроводниках. Там тоже катод минус, а анод — плюс.

Для того, чтобы «открыть» прибор, нужно подать на анод плюс, а на катод минус. Полезно почитать вот этот материал.

электрохимия — катод + анод + аккумулятор

Меня смущает следующее с этой веб-страницы:

Катод — это оксид металла, а анод — из пористого углерода. Во время разряда ионы текут от анода к катоду через электролит и сепаратор; заряд меняет направление, и ионы текут от катода к аноду.

При разряде анод подвергается окислению или потере электронов, а катод — восстановлению или увеличению количества электронов.Заряд переворачивает движение.

Это говорит о том, что электрод из оксида металла всегда является катодом, а электрод из пористого углерода всегда является анодом. Насколько мне известно, это обозначение должно быть правильным при разряде, но наоборот при зарядке. Анодом всегда является электрод, выполняющий окисление, а катод — электрод, выполняющий восстановление.

Мое наивное понимание было бы таким:

• Катод — электрод с полуреакцией восстановления.Анод — это электрод с полуреакцией окисления. Это актуально как для заряда / разряда.
• Анод — это тот, который производит электроны, а катод принимает электроны. Это актуально как для заряда / разряда.
• При переключении между зарядкой / разрядом окислительно-восстановительные реакции меняются местами, и обозначения катода / анода также меняются, чтобы сохранить катод == восстановление и анод == окисление.
• Во время разряда батарея функционирует как гальванический элемент, где окислительно-восстановительная реакция производит электрическую энергию, электроны опускаются по своему электрическому градиенту от отрицательного электрода к положительному.Анод — отрицательный электрод, катод — положительный электрод.
• Во время зарядки аккумулятор функционирует как электролитическая ячейка, где электрическая энергия запускает неспонтанную окислительно-восстановительную реакцию, электроны поднимаются по своему электрическому градиенту от положительного электрода к отрицательному. Анод — это положительный электрод, катод — отрицательный электрод.
• В литий-ионной батарее положительный электрод — это оксид металла, а отрицательный электрод — пористый углерод.Обозначения анода / катода меняются в зависимости от того, заряжается или разряжается батарея.

Помогите, пожалуйста, разобраться в этом.

физическая химия — положительный или отрицательный анод / катод в электролитической / гальванической ячейке

Анод — это электрод, в котором протекает реакция окисления

\ begin {align} \ ce {Красный -> Ox + e-} \ end {align}

происходит, в то время как катод является электродом, где протекает реакция восстановления

\ begin {align} \ ce {Ox + e- -> Красный} \ end {align}

имеет место.Вот как определяются катод и анод.

Гальванический элемент

Теперь в гальваническом элементе реакция протекает без помощи внешнего потенциала. Поскольку на аноде происходит реакция окисления, в результате которой образуются электроны, в ходе реакции накапливается отрицательный заряд, пока не будет достигнуто электрохимическое равновесие. Таким образом, анод отрицательный.

На катоде, с другой стороны, происходит реакция восстановления, которая потребляет электроны (оставляя положительные (металлические) ионы на электроде) и, таким образом, приводит к накоплению положительного заряда в ходе реакции до электрохимического равновесия. достигается.Таким образом, катод положительный.

Электролитическая ячейка

В электролитической ячейке вы прикладываете внешний потенциал, чтобы заставить реакцию идти в противоположном направлении. Теперь рассуждение обратное. На отрицательном электроде, где вы создали высокий потенциал электронов через внешний источник напряжения, электроны «выталкиваются» из электрода, тем самым уменьшая окисленные частицы $ \ ce {Ox} $, потому что уровень энергии электронов внутри электрода (Ферми Level) выше, чем уровень энергии НСМО $ \ ce {Ox} $, и электроны могут снизить свою энергию, занимая эту орбиталь — у вас, так сказать, очень реактивные электроны.Таким образом, отрицательный электрод будет тем, где будет происходить реакция восстановления, и, следовательно, это будет катод.

На положительном электроде, где вы создали низкий потенциал электронов через внешний источник напряжения, электроны «засасываются» в электрод, оставляя после себя восстановленные частицы $ \ ce {Red} $, потому что уровень энергии электронов внутри электрода (уровень Ферми ) ниже уровня энергии ВЗМО $ \ ce {Red} $. Таким образом, положительный электрод будет тем, где будет происходить реакция окисления, и, следовательно, это будет анод.

Сказка об электронах и водопадах

Поскольку существует некоторая путаница в отношении принципов, на которых работает электролиз, я попробую использовать метафору, чтобы объяснить это. Электроны текут из области с высоким потенциалом в область с низким потенциалом, подобно тому, как вода падает с водопада или стекает по наклонной плоскости. Причина та же: таким образом вода и электроны могут понижать свою энергию. Теперь внешний источник напряжения действует как две большие реки, соединенные с водопадами: одна на большой высоте, которая ведет к водопаду — это будет минусовой полюс — и одна на низкой высоте, которая ведет от водопада — это будет плюс. столб.Электроды будут похожи на точки реки незадолго до или после водопадов на этой картинке: катод похож на край водопада, на который падает вода, а анод похож на точку, в которую падает вода.

Хорошо, что происходит при реакции электролиза? На катоде у вас высотная ситуация. Так электроны устремляются к «краю своего водопада». Они хотят «упасть», потому что за ними река подталкивается к краю, оказывая какое-то «давление».Но куда они могут упасть? Другой электрод отделен от них раствором и обычно диафрагмой. Но есть молекулы $ \ ce {Ox} $, которые имеют пустые состояния, расположенные энергетически ниже состояния электрода. Эти пустые состояния похожи на небольшие пруды, лежащие на более низкой высоте, куда может упасть немного воды из реки. Таким образом, каждый раз, когда такая молекула $ \ ce {Ox} $ приближается к электроду, электрон использует возможность прыгнуть на нее и уменьшить ее до $ \ ce {Red} $. Но это не означает, что в электроде внезапно отсутствует электрон, потому что река немедленно заменяет «вытолкнутый» электрон.А источник напряжения (источник реки) не может исчерпать электроны, потому что он получает электроны из розетки.

Теперь анод: у анода у вас ситуация на малой высоте. Так что здесь река ниже всего. Теперь вы можете представить себе ВЗМО-состояния молекул $ \ ce {Red} $ в виде небольших барьерных озер, лежащих на большей высоте, чем наша река. Когда молекула $ \ ce {Red} $ приближается к электроду, это как будто кто-то открывает шлюзы плотины барьерного озера.Электроны перетекают из ВЗМО в электрод, образуя молекулу $ \ ce {Ox} $. Но электроны не остаются в электроде, так сказать, их уносит река. А поскольку река такая огромная (много воды) и обычно впадает в океан, то небольшое количество «воды», которое добавляется к ней, не сильно меняет реку. Он остается неизменным, так что каждый раз, когда открывается наводнение, вода из барьерного озера будет падать на одно и то же расстояние.

физическая химия — Как правильно определить анод и катод?

Мы можем принять это определение — Катод — это электрод, который выбрасывает электроны в интересующий / исследуемый объект.Это справедливо как для электролитических, так и для гальванических элементов.

В электролитической ячейке интересующей областью является раствор, в который погружены электроды, а катод будет тем электродом, который выбрасывает электроны в раствор.

В гальваническом элементе интерес представляют полуэлементы (электроды, погруженные в растворы их солей металлов), в которых происходят химические реакции, ответственные за генерацию электрического тока, а не провод. В типичном гальваническом элементе, элементе Даниэля, мы можем видеть, что медный электрод будет катодом, поскольку он выбрасывает электроны в раствор CuSO4, восстанавливая ионы меди (II) до меди.

В эксперименте с электронно-лучевой трубкой интересующей областью будет ЭЛТ, и электроны выбрасываются из катода в трубку и падают на стекло за анодом.

Утверждение, что катод — это электрод, на котором происходит восстановление, немного вводит в заблуждение. Это потому, что окисление и восстановление происходят одновременно (должны). В ячейке Даниэля медный электрод является катодом, поскольку ионы Cu (II) восстанавливаются до Cu. При электролизе расплавленного KCl электрод, на котором ионы K (I) восстанавливаются до металла K, является катодом.Однако обратите внимание, что ионы K (I) во втором случае поступают из раствора, и электроды не обязательно должны быть сделаны из K, тогда как в ячейке Дэниела металлическая Cu является самим электродом. В одном случае мы говорим об уменьшении размера электрода, в то время как в другом мы говорим об уменьшении чего-либо, присутствующего в непосредственной близости от электрода. Если помнить об этом, то мы могли бы вспомнить катод как электрод, на котором происходит восстановление.

Итак, суть в том, что важно знать интересующий объект / объект исследования, который отличается для гальванической и электролитической ячейки, поскольку катод и анод являются терминами, основанными на этом.

Редактировать: В гальваническом элементе катод положительный, потому что он выбрасывает электроны и становится положительным (электрод вначале нейтрален и достигает равновесия). В электролитической ячейке мы поддерживаем разность потенциалов на электродах и вызываем реакцию, при которой электроны перемещаются от отрицательного к положительному полюсу (будучи отрицательно заряженными, они чувствуют силу, противоположную направлению электрического поля), а катод имеет отрицательный полюс. полярность.

Аноды и катоды

— обзор

9.3 Концентрационная поляризация

В топливных элементах реагирующие частицы являются газообразными; на аноде H ₂ (или H ₂ + CO), а на катоде O ₂ . На аноде H ₂ (или H ₂ + CO) должен транспортироваться из потока топлива через пористый анод к (или вблизи) поверхности раздела анод / электролит. Затем водород (или H ₂ + CO) вступает в реакцию с ионами оксида, переносимыми через электролит, на границе анод / электролит или рядом с ней, с образованием H ₂ O (или H ₂ O + CO ₂ ), и высвобождают электроны к аноду для их последующего переноса на катод через внешнюю цепь.Образовавшийся H ₂ O (или H ₂ O + CO ₂ ) должен транспортироваться от поверхности раздела электролит / анод через пористый анод в поток топлива. Этот перенос H ₂ (H ₂ + CO) и H ₂ O (H ₂ O + CO ₂ ) должен соответствовать чистому току, протекающему через элемент, с поправкой на соответствующий баланс заряда. / параметры баланса массы. В установившемся режиме должно выполняться равенство

(6) | jh3 | + | jco | = | jh3O | + | jco2 | = 2 | jO2 | = iNA2F

, где j _{H 2} и jco — соответственно потоки водорода и монооксида углерода через пористый анод к границе раздела анод / электролит, j _{H 2 O} и jco ₂ — соответственно потоки водяной пар и диоксид углерода через пористый анод, вдали от границы раздела анод / электролит, jo ₂ , представляет собой поток кислорода через пористый катод к границе раздела катод / электролит, и N — это номер Авогадро.

Для простоты следующее обсуждение ограничивается чистым водородом в качестве топлива. Таким образом, уравнение (6) сводится к

(7) | jh3 | = | jh3O | + = 2 | jO2 | = iNA2F

Перенос газообразных частиц обычно происходит за счет бинарной диффузии, где эффективная бинарная диффузия является функцией фундаментальный бинарный коэффициент диффузии D _{H 2 -H 2 O} и микроструктурные параметры анода [3,4]. В микроструктурах электродов с очень маленькими размерами пор также могут присутствовать возможные эффекты диффузии Кнудсена, адсорбции / десорбции и поверхностной диффузии.Физическое «сопротивление» переносу газообразных веществ через анод при заданной плотности тока отражается как «потеря электрического напряжения». Эта потеря поляризации известна как концентрационная поляризация, η ^a _конц , и является функцией нескольких параметров, заданных как

(8) ηconca = f (Dh3 − h3O, микроструктура, парциальное давление, ток Плотность)

, где D _{H 2 -H 2 O} — двоичная H ₂ -H ₂ O коэффициент диффузии.Здесь предполагается, что эффектами диффузии Кнудсена, адсорбции / десорбции и поверхностной диффузии можно пренебречь. Η ^a _conc увеличивается с увеличением плотности тока, но не линейно. Упрощенная эквивалентная схема может использоваться для описания процесса с использованием так называемого элемента Варбурга, который состоит из ряда резисторов и конденсаторов [5]. Наличие конденсаторов гарантирует, что время отклика или постоянная времени не равны нулю.Поскольку соответствующие временные зависимости не описываются простой кинетикой первого порядка, нецелесообразно описывать время отклика как постоянную времени. Тем не менее, характерное время может быть определено, которое зависит от толщины электрода, микроструктуры электрода и характерного коэффициента диффузии.

С точки зрения физически измеряемых параметров были получены аналитические выражения для анодной концентрационной поляризации, которые позволяют явно определять ее как функцию ряда параметров.Одним из важных параметров является плотность тока, ограничивающая анод, то есть плотность тока, при которой парциальное давление топлива, например H ₂ на границе анод / электролит близок к нулю, поэтому в элементе не хватает топлива. Если это условие реализуется во время работы, напряжение резко падает почти до нуля. Эта ограничивающая анод плотность тока, i _as , имеет следующий вид [6]

(9) ias = 2Fph3aDa (eff) RTla

, где D _a (eff) — эффективный коэффициент диффузии газа через анод, а l _a — толщина анода.Эффективный коэффициент диффузии анода содержит бинарный коэффициент диффузии соответствующих частиц, а именно H ₂ и H ₂ O, D _{H 2 -H 2 O} . объемная доля пористости V _{v (α)} и коэффициент извилистости τ _a [3,4]. Если топливо содержит углеводороды, необходимо учитывать многокомпонентный характер газовой диффузии. Фактор извилистости является мерой извилистой природы анода, через которую должна происходить диффузия.В очень мелких микроструктурах извилистость как феноменологический параметр может включать эффекты диффузии Кнудсена, поверхностной диффузии и возможные эффекты адсорбции / десорбции. В этом случае концентрационная поляризация анода имеет вид [6]

(10) ηconca = −RT2Fln (1 − iias) + RT2Fln (1 + ph3aiph3Oaias)

Обратите внимание, что когда плотность тока приближается к плотности тока, ограничивающей анод, то есть когда i → i _как , первый член стремится к бесконечности. Максимальное значение η ^a _конц ограничено OCV.Таким образом, максимально достижимая плотность тока всегда будет меньше i _как . Зависимость анодной концентрационной поляризации, определяемая уравнением (10), от различных параметров может быть качественно описана следующим образом: с точки зрения физических размеров и микроструктурных параметров, чем меньше пористость объемной доли, тем выше коэффициент извилистости и тем больше Чем больше толщина анода, тем больше η ^a _конц .С точки зрения состава топливного газа, чем ниже парциальное давление водорода, p ^a _{H 2} , тем выше η ^a _конц . Температурная зависимость сложная. Видно, что i _как αT ^1/2 , поскольку D _a (eff) α T ^3/2 , что означает η ^a _конц увеличивается при понижении температуры.В то же время, как видно из уравнения (10), η ^a _конц линейно зависит от температуры, что означает, что η ^a _конц уменьшается с понижением температуры. В общем, η ^a _conc не очень сильно зависит от температуры.

Как указывалось ранее, процесс переноса газа через пористые электроды не описывается кинетикой первого порядка; тем не менее, характеристическая постоянная времени может быть приблизительно равна:

(11) tcharacteristic∼Ia2Da (eff)

Для типичного элемента с опорой на анод l _a равно 0.От 5 до 1 мм, а D _{a (eff)} составляет от ∼0,1 до ∼0,5 см ² / сек. Таким образом, соответствующее характеристическое время составляет от нескольких миллисекунд до нескольких десятых секунды. Расчетные факторы извилистости, основанные на измерениях производительности ячейки, находятся в диапазоне от ∼5 или 6 до 15-20. Расчетный коэффициент извилистости, основанный на геометрическом пути, по которому проходит молекула, обычно меньше 5 или 6. Высокие значения факторов извилистости оцененные на основе данных о производительности ячейки, таким образом, не могут быть описаны исключительно на основе геометрических соображений; другие эффекты, такие как диффузия Кнудсена, адсорбция и поверхностная диффузия, вероятно, также играют роль.Однако следует подчеркнуть, что очень высокие коэффициенты извилистости действительно были измерены во многих других случаях, связанных с переносом газов через пористые тела с низкой пористостью и малым размером пор [7]. Несмотря на то, что высокий коэффициент извилистости не может быть оправдан только геометрическими аргументами, он все же является полезным параметром для описания концентрационной поляризации.

Концентрационная поляризация на катоде аналогичным образом связана с переносом O ₂ и N ₂ через пористый катод.Чистый поток O ₂ из потока окислителя через катод к границе раздела катод / электролит линейно пропорционален чистой плотности тока. В этом случае также газовый перенос является функцией фундаментального бинарного коэффициента диффузии, D _{O 2 -n 2} и микроструктуры катода. Физическое «сопротивление» переносу газообразных веществ через катод отражается как потеря «электрического напряжения». Эта потеря поляризации известна как катодная концентрационная поляризация, η ^c _конц , и задается как

(12) ηconcc = f (DO2 − N2, микроструктура, парциальное давление, плотность тока)

η ^c _canc увеличивается с увеличением плотности тока, но не линейно.Постоянная времени или время отклика должны быть функцией коэффициента диффузии и характерного диффузионного расстояния, и, таким образом, время отклика является конечным, отличным от нуля. Подобно аноду, характеристическое время для катода может быть задано как:

(13) tcharacteristic∼Ic2Dc (eff)

, где D _c (eff) — эффективный коэффициент диффузии через катод. , а l _c — толщина катода. Для ячейки с опорой на анод при толщине катода ∼200 микрон и эффективном коэффициенте диффузии катода D _c ( eff ) ∼0.05 см ² / с, характерное время ∼8 миллисекунд; то есть в миллисекундном диапазоне. Что касается физически измеряемых параметров, были получены аналитические выражения для катодной концентрационной поляризации, которые позволяют явно определять ее как функцию ряда параметров. Как и в случае анода, одним из важных параметров является ограничивающая катод плотность тока, которая представляет собой плотность тока, при которой парциальное давление окислителя, например O ₂ , на границе катод / электролит близка к нулю, так что в ячейке не хватает окислителя.В зависимости от вкладов других условий такое условие может не реализоваться при работе ячейки. Однако, если это условие реализуется во время работы, то напряжение резко падает почти до нуля. Эта катодно-ограничивающая плотность тока, i _cs , имеет следующий вид [6]

(14) ics = 4FpO2cDc (eff) (p − po2cp) RTIc

Эффективный коэффициент диффузии катода содержит коэффициент бинарной диффузии соответствующих частиц, D _{O 2 -N 2} , объемная доля пористости в катоде, V _{v (c)} , и извилистость, τ _c .В терминах плотности тока i и предельной плотности тока катода i _cs катодная концентрационная поляризация может быть задана как [6]

(15) ηconcc = −RT4Fln (1 − iics)

Для При сопоставимых толщинах катода и анода и микроструктуре анодная концентрационная поляризация обычно намного ниже, чем катодная концентрационная поляризация по двум причинам: (1) бинарный коэффициент диффузии H ₂ -H ₂ O, D _{H 2 -H 2 O} ² примерно в четыре-пять раз больше, чем бинарный коэффициент диффузии O ₂ -N ₂ . D _{O 2 -N 2} , из-за более низкой молекулярной массы H ₂ по сравнению с другими видами; (2) Типичное парциальное давление водорода в топливе, P ^a _{H 2} , намного больше, чем типичное парциальное давление кислорода в окислителе, p ^c _{О 2} . Таким образом, для сравнимых толщин анода и катода и микроструктуры ограничивающая анод плотность тока намного больше, чем ограничивающая катод плотность тока, т.е.e., i _as >> i _cs . На практике один из электродов толще другого в конструкции с опорой на электроды. В конструкции с опорой на анод толщина анода намного больше, чем толщина катода, т. Е. l _a >> l _c , и в таком случае часто i _cs > i _as .Однако даже в конструкции с опорой на анод часто концентрационная поляризация катода может быть сопоставима с поляризацией концентрации анода. На рисунке 9.2 показана расчетная катодная концентрационная поляризация как функция плотности тока для катода толщиной 50 микрон с различным количеством углерода, добавленным для создания различной пористости [8]. Соответствующие эффективные коэффициенты диффузии через пористые катоды, необходимые для оценки концентрационной поляризации, были измерены экспериментально.

Рисунок 9.2. Расчетная катодная концентрационная поляризация в зависимости от плотности тока для катода толщиной SO микрон с различной степенью пористости [8]. Открытая пористость находилась в диапазоне от ∼15% до ∼43%.

Аналогичные поляризационные кривые концентрации анода могут быть построены с использованием уравнения (10) для различных эффективных коэффициентов диффузии анода. На практике топливо почти всегда представляет собой преобразованный (хотя бы частично) углеводород. В таком случае необходимо учитывать внутренние реакции реформирования и сдвига, а также многокомпонентный перенос.

Присутствие газообразного водорода в топливе облегчает транспортировку газа, тем самым снижая поляризацию анодной концентрации, даже когда присутствуют CO и CO ₂ . С чистым водородом в качестве топлива для толщины анода порядка ~ 1 мм, со свежим топливом i _as может достигать 5 А / см ² при 800 ° C или даже больше. Это позволяет изготавливать относительно толстые ячейки с опорой на анод без чрезмерного увеличения концентрационной поляризации.Это одно из основных преимуществ конструкции с опорой на анод по сравнению с другими конструкциями. Однако следует проявлять большую осторожность при работе с конструкциями с катодной опорой, чтобы убедиться, что катодная концентрационная поляризация не ограничивает производительность элемента.

10 Различия между анодом и катодом (с таблицей)

Электрод — это вещество, которое помогает проводить электричество, устанавливая электрический контакт с неметаллическими частями цепи.

Вещество обеспечивает среду, в которой электрические токи входят и выходят из неметаллических частей, таких как электролитическая ячейка.

Основными компонентами электрода являются катод и анод. Эти компоненты помогают описать течение тока в цепи.

Итак, в чем основное отличие анода от катода? Первый — это контакт, на котором обычный ток течет в устройство извне, а второй — это контакт, на котором обычный ток выходит из устройства.

Однако эти компоненты можно поменять местами во время обратимого процесса. Чтобы устранить путаницу, в этой статье представлены дополнительные различия между анодом и катодом.

Вам также могут понравиться: Разница между кислотой и щелочью

Таблица сравнения (анод и катод)

4 представляет собой электрод, который передает обычный ток от положительного вывода к отрицательному.

Основные термины	Анод	Катод
Это электрод, по которому электрический ток проходит от отрицательной клеммы к положительной клемме.
Обозначение символа	+	—
Альтернативное название	Положительный заряд / донор электронов.	Отрицательный заряд / акцептор электронов.
Тип реакции	Реакции окисления происходят на аноде.	На катоде происходит реакция восстановления.
Концентрация в электролитической ячейке	Избыточный положительный заряд.	Избыточный отрицательный заряд.
Гальванический элемент	Станьте отрицательным зарядом в гальванических или гальванических элементах.	Получите положительный заряд в гальваническом или гальваническом элементе.
Текущий поток	Находит извне в устройство.	Вытекает из устройства.
Притяжение	Привлекает отрицательные заряды или анионы.	Привлекает положительные катионы и отклоняет отрицательно заряженные анионы.
Окислительно-восстановительная реакция	Происходит окисление.	Сокращение происходит.
Что происходит во время зарядки	Создание электронов	Расход электронов.

Это тип электрода, который может быть положительным или отрицательным в зависимости от типа ячейки. Но анод определяется как положительно заряженный вывод, через который ток течет в устройство.

Анод в электрохимии — это терминал, на котором происходит окисление или потеря электронов.Отрицательные анионы обычно реагируют с испусканием электронов.

Анод — это отрицательный вывод в гальванической ячейке, и электроны движутся к внешней части цепи. Анод — это положительный вывод в электролитической ячейке.

Что такое катод?

Это тип электрода, который поддерживает положительную или отрицательную полярность в зависимости от типа ячейки. Это также терминал, где происходит процесс восстановления или увеличения количества электронов.

Катодный вывод отрицательный, поскольку генерируемая электрическая энергия приводит к разложению химических соединений.Клемма гальванического элемента является положительной, поскольку химические реакции приводят к возникновению электрической энергии.

Катодные электроды делятся на горячие и холодные. Горячий катод — это катод, который нагревается в присутствии нити накала для испускания электронов за счет термоэлектронной эмиссии.

Холодные катоды не нагреваются никакими нитями накала. Катод также считается холодным, если он испускает больше электронов по сравнению с горячим аналогом.

Вам также может понравиться: Разница между анионами и катионами

Основные различия между анодом и катодом

1. Анод — это терминал, через который в устройство поступает электричество.Катод — это вывод, через который электричество покидает устройство.
2. Анод — положительный вывод. Катод — отрицательная клемма.
3. Окисление происходит на аноде электролитической ячейки. Восстановление происходит на катоде в электролитической ячейке.
4. Анод становится катодом в гальваническом элементе. Катод становится анодом в гальваническом элементе.
5. Анод притягивает электроны или анионы. Катод притягивает катионы или положительные заряды.

Часто задаваемые вопросы

Катод положительный или отрицательный?

Положительный полюс является анодом, а отрицательный — катодом во время заряда.Положительный полюс — это катод, а отрицательный — анод во время разряда.

Всегда ли анод положительный?

Не совсем. Это зависит от типа ячейки. Анод отрицательный, а катод положительный в гальваническом или гальваническом элементе. Анод положительный, а катод отрицательный в электролитической ячейке.

Почему анод отрицательный?

Анод в электрохимической ячейке отрицательный из-за отрицательного потенциала по отношению к раствору.Анод в электролитической ячейке является положительным, поскольку он подключен к положительной клемме батареи.

Медь — анод или катод?

Цинк обычно ведет себя как анод в гальваническом элементе, а медь как катод. Цинковый электрод известен тем, что питает электроны, а медь — потребляет электроны.

Уменьшается ли масса анода?

Совершенно верно. Анод — это восстановитель, который вызывает восстановление ионов на катоде.Масса уменьшится, поскольку реагирующий анод станет водным. Масса катода будет увеличиваться, когда ионы в воде станут твердыми.

Почему анод положительный при гель-электрофорезе?

Гель-электрофорез — это процесс, при котором молекулы разделяются в зависимости от размера и заряда. Анод — это положительный полюс, а катод — отрицательный полюс. Заряженные частицы обычно мигрируют к положительным узлам во время гель-электрофореза.

Протекает ли ток от анода к катоду?

Совершенно верно.Электроны текут от анода к катоду, а анионы текут от катода к аноду. Это заставляет ток течь от анода к катоду.

Увеличивается ли масса анода во время разряда?

Да. На катоде происходит процесс восстановления. Это означает, что анод будет набирать массу во время разрядки.

Батареи гальванические или электролитические?

Большинство аккумуляторных батарей являются электролитическими, в то время как батареи, используемые в устройстве, имеют функцию гальванического элемента.Гальванические батареи используют окислительно-восстановительную энергию для производства электричества.

Можно ли перезаряжать гальванические элементы?

Солевой мостик позволяет ионам течь от катода к аноду. Ионный поток обычно самопроизвольно делает гальванический элемент перезаряжаемым или неперезаряжаемым.

Вам также может понравиться: разница между током и напряжением

В заключение

Основное различие между анодом и катодом состоит в том, что анод — это положительно заряженная клемма, а катод — отрицательно заряженная клемма.Но это зависит от типа клетки.

Согласно эксперименту, в электролитических ячейках протекает ток от анода к катоду, а ток гальванических элементов течет от катода к аноду.

Дополнительные источники и ссылки

Помощь с анодами и катодами

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

электрохимических ячеек | Химия [Магистр]

Гальванические элементы

Гальванический элемент — это устройство, которое вырабатывает электрический ток из энергии, выделяемой в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции в двух полуячейках.

Цели обучения

Напомним, что восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде в гальваническом элементе

Основные выводы

Ключевые моменты

• Окисление описывает потерю электронов молекулой, атомом или ионом.
• Редукция описывает усиление электронов молекулой, атомом или ионом.
• Электроны всегда текут от анода к катоду.
• Полуячейки соединены солевым мостиком, который позволяет ионам в растворе перемещаться из одной полуячейки в другую, так что реакция может продолжаться.

Ключевые термины

• редокс : обратимая химическая реакция, в которой одна реакция является окислением, а обратная — восстановлением.
• полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.
• гальванический элемент : Элемент, например аккумулятор, в котором в результате необратимой химической реакции вырабатывается электричество; аккумулятор, который нельзя перезарядить.

Электрохимический элемент — это устройство, вырабатывающее электрический ток из энергии, выделяющейся в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции.Этот вид ячейки включает гальваническую или гальваническую ячейку, названную в честь Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта. Эти ученые провели несколько экспериментов с химическими реакциями и электрическим током в конце 18 века.

Электрохимические ячейки имеют два проводящих электрода, называемых анодом и катодом. Анод определяется как электрод, на котором происходит окисление. Катод — это электрод, на котором происходит восстановление. Электроды могут быть изготовлены из любых достаточно проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже проводящие полимеры.Между этими электродами находится электролит, содержащий ионы, которые могут свободно перемещаться.

В гальванической ячейке используются два разных металлических электрода, каждый в растворе электролита. Анод подвергнется окислению, а катод — восстановлению. Металл анода окислится, переходя от степени окисления 0 (в твердой форме) к положительной степени окисления, и он станет ионом. На катоде ион металла в растворе будет принимать один или несколько электронов от катода, и степень окисления иона снизится до 0.Это образует твердый металл, который откладывается на катоде. Два электрода должны быть электрически соединены друг с другом, чтобы обеспечить поток электронов, который покидает металл анода и проходит через это соединение к ионам на поверхности катода. Этот поток электронов представляет собой электрический ток, который можно использовать для работы, например, для поворота двигателя или включения света.

Пример реакции

Принцип действия гальванического элемента — это одновременная реакция окисления и восстановления, называемая окислительно-восстановительной реакцией.Эта окислительно-восстановительная реакция состоит из двух полуреакций. В типичном гальваническом элементе окислительно-восстановительная пара представляет собой медь и цинк, представленные в следующих полуэлементных реакциях:

Цинковый электрод (анод): Zn (s) → Zn ²⁺ (водн.) + 2 e ^—

Медный электрод (катод): Cu ²⁺ (водн.) + 2 e ^— → Cu (s)

Ячейки построены в отдельных стаканах. Металлические электроды погружены в растворы электролита. Каждая полуячейка соединена солевым мостиком, который обеспечивает свободный перенос ионных частиц между двумя клетками.Когда цепь замкнута, ток течет, и ячейка «производит» электрическую энергию.

Гальванический или гальванический элемент : Элемент состоит из двух полуэлементов, соединенных солевым мостиком или проницаемой мембраной. Электроды погружены в растворы электролита и подключаются через электрическую нагрузку.

Медь легко окисляет цинк; анод — цинк, а катод — медь. Анионы в растворах представляют собой сульфаты соответствующих металлов. Когда электрически проводящее устройство соединяет электроды, электрохимическая реакция составляет:

Zn + Cu ² + → Zn ²⁺ + Cu

Цинковый электрод при окислении производит два электрона ([латекс] \ text {Zn} \ rightarrow \ text {Zn} ^ {2+} + 2 \ text {e} ^ — [/ latex]), которые проходят через провод к медному катоду.- \ rightarrow \ text {Cu} [/ latex]). Во время реакции будет использоваться цинковый электрод, и металл будет уменьшаться в размерах, в то время как медный электрод станет больше из-за осажденной меди, которая образуется. Солевой мостик необходим, чтобы заряд не проходил через ячейку. Без солевого мостика электроны, образующиеся на аноде, будут накапливаться на катоде, и реакция прекратится.

Гальванические элементы обычно используются в качестве источника электроэнергии. По своей природе они производят постоянный ток.Батарея — это набор гальванических элементов, соединенных параллельно. Например, свинцово-кислотная батарея имеет элементы, аноды которых состоят из свинца, а катоды — из диоксида свинца.

Ячейки электролитические

Электролиз использует электрическую энергию, чтобы вызвать химическую реакцию, которая затем происходит в электролитической ячейке.

Цели обучения

Вспомните три компонента, необходимые для создания электролитической ячейки

Основные выводы

Ключевые моменты

• Электрометаллургия — это процесс восстановления металлов из металлических соединений для получения металла в чистой форме с помощью электролиза.
• Электролиз иногда можно рассматривать как работу гальванического элемента, не являющегося самопроизвольным.
• Электроды из металла, графита и полупроводников широко используются в электролизе.
• Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

Ключевые термины

• электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.
• электролитический : Относящийся к электролизу или использующий его.

В химии и производстве электролиз — это метод использования постоянного электрического тока (DC) для запуска в противном случае не спонтанной химической реакции. Электролиз является коммерчески важным этапом в процессе отделения элементов из природных источников, таких как руда.

Электролиз — это прохождение постоянного электрического тока через ионное вещество, которое либо расплавлено, либо растворено в подходящем растворителе, что приводит к химическим реакциям на электродах и разделению материалов.

Электролиз иногда можно рассматривать как работу гальванического элемента, не являющегося самопроизвольным. В зависимости от того, насколько свободно элементы отдают электроны (окисление) и насколько энергетически выгодно для элементов получать электроны (восстановление), реакция может не быть спонтанной. Путем подачи извне энергии для преодоления энергетического барьера спонтанной реакции желаемая реакция «разрешается» протекать при особых обстоятельствах.

Основные компоненты, необходимые для проведения электролиза:

• Электролит: вещество, содержащее свободные ионы, переносящие электрический ток.Если ионы неподвижны, как в твердой соли, то электролиз не может происходить.
• Источник постоянного тока (DC): обеспечивает энергию, необходимую для создания или разряда ионов в электролите. Электрический ток переносится электронами во внешней цепи.
• Два электрода: электрический проводник, который обеспечивает физический интерфейс между электрической цепью, обеспечивающей энергию, и электролитом.

Типичная электролизная ячейка : Ячейка, используемая в элементарных химических экспериментах для получения газа в качестве продукта реакции и для измерения его объема.

Широко используются электроды из металла, графита и полупроводников. Выбор подходящего электрода зависит от химической активности электрода и электролита, а также от стоимости производства.

Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

Обозначение электрохимической ячейки

Обозначение ячейки — это сокращение, которое выражает определенную реакцию в электрохимической ячейке.

Цели обучения

Создание соответствующей записи электрохимической ячейки для данной электрохимической реакции

Основные выводы

Ключевые моменты

• Анод и катод ячейки (полуэлементы) разделены двумя полосами или косыми чертами, которые представляют собой солевой мостик.
• Анод расположен слева, а катод — справа.
• Отдельные твердые, жидкие или водные фазы в каждой полуячейке написаны разделенными одной полосой.
• Концентрации растворенных веществ могут быть указаны в скобках после обозначения фазы (s, l, g или aq).

Ключевые термины

• полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.
• электрод : Клемма, через которую электрический ток проходит между металлическими и неметаллическими частями электрической цепи. При электролизе электроды помещают в раствор отдельно.\ text {o} _ {\ text {окисление}} [/ latex]

  Обозначения ячеек — это сокращенное описание гальванических или гальванических (спонтанных) ячеек. Условия реакции (давление, температура, концентрация и т. Д.), Анод, катод и компоненты электрода описаны в этом уникальном сокращении.

  Напомним, что окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде. Когда анод и катод соединены проволокой, электроны текут от анода к катоду.

  Типичный гальванический элемент : Типичное расположение полуэлементов, соединенных в гальванический элемент.- \ rightleftharpoons 2 \ text {Ag} (\ text {s}) [/ latex]

  Правила обозначения ячеек

  1. Сначала описывается анодный полуэлемент; следует катодная полуячейка. В пределах данной полуячейки сначала указываются реагенты, а последними — продукты. Описание реакции окисления идет первым, а реакция восстановления — последним; когда вы ее читаете, ваши глаза движутся в направлении потока электронов. Ионы зрителя не включены.

  2. Одна вертикальная линия (|) проведена между двумя химическими соединениями, которые находятся в разных фазах, но находятся в физическом контакте друг с другом (например,г., твердый электрод | жидкость с электролитом). Двойная вертикальная линия (||) представляет собой солевой мостик или пористую мембрану, разделяющую отдельные полуячейки.