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:

Основные понятия по гальваническим покрытиям

Главная → Основные понятия по гальваническим покрытиям

 

Анод (в гальванотехнике) – положительный электрод, на котором происходит процесс окисления (отдачи электронов). Анод может быть растворимым и нерастворимым (инертным). Растворимый анод выполняется из металла или сплава, который должен быть осажден. Нерастворимый анод может выполняться, например, из углерода, свинца, титана, и т.д. в зависимости от условий электролиза. Инертный анод не растворяется в процессе осаждения покрытий, на нем происходят побочные реакции, например, выделение газообразного кислорода.

Выпрямитель – основное оборудование гальванического цеха – устройство преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный. Выпрямитель, при определенном исполнении, может изменять постоянный ток по заданной программе, делать его реверсивным, импульсным и т.д.

Выход по току

– доля тока, расходуемая на протекание основной реакции – осаждения металла или сплава.

Гальваническая ванна – емкость, содержащая электролит, электроды на штангах, дополнительные элементы, например, бортовые отсосы, теплоизоляцию, нагреватели, диафрагмы, барботеры (устройства для прокачки воздуха через раствор) и т.д. Гальваническая ванна может быть выполнена из металла или полимера (полиэтилен, полипропилен, тефлон и т.д.) В ванне, как правило, находится химически стойкий футеровочный материал, отделяющий корпус ванны от электролита (винипласт, пластикат, фторопласт и т.д.).

Гальванические покрытия – покрытия, полученные восстановлением ионов металлов из электролита под действием электрического тока.

Гальванопластика – область гальванотехники, занимающаяся получением толстых металлических покрытий на изделиях-формах с целью их копирования. Гальванопластикой можно получать как копии металлических предметов, так и неметаллических (диэлектричеких).

Гальваностегия – область гальванотехники, занимающаяся преимущественно нанесением защитных, защитно-декоративных и специальных металлических покрытий на изделия. Следует отметить, что сегодня к гальваностегии относятся и такие процессы как анодирование (оксидирование) и химическое осаждение металлов и сплавов.

Гальванотехника (гальваника) – отрасль электрохимии, занимающаяся нанесением металлических покрытий на изделия с использованием электрохимических реакций. Покрытие образуется путем восстановления ионов (принятия ими электронов) осаждаемого металла из электролита при пропускании через него тока.

Катод – в гальванотехнике — отрицательный электрод, на котором происходит восстановление (принятие электронов) ионов осаждаемого металла и образование покрытия. Катод – это непосредственно покрываемые изделия (кроме процесса анодирования).

Оксидирование – получение оксидных покрытий на металлических изделиях, в основном из стали, алюминия, титана. Оксидирование может быть выполнено электрохимически (на аноде под током — анодирование), химически (в растворе без тока), термически (например, воронение стали на воздухе под действие высокой температуры).

Отходы – нецелевые продукты, образованные в ходе производства за счет несовершенства технологии, которые невозможно более использовать в данном техпроцессе.

Катодная плотность тока – отношение тока, протекающего через электролизер к площади катода.

Себестоимость покрытия – себестоимость покрытия складывается из затрат на все технологические операции плюс затраты на электроэнергию, воду, переработку стоков, заработную плату персонала и другие, менее затратные статьи. Нанесение покрытия – процесс достаточно сложный и дорогостоящий, учитывая, что под каждый вид покрытия требуется отдельная технологическая линия, состоящая иногда из двадцати ванн, включая промывочные.

Технологические операции – основными технологическими операциями в гальваностегии являются: механическая подготовка, обезжиривание, травление, декапирование, электролиз, сушка. Дополнительно могут быть проведены и другие операции – отжиг, пассивация и т.д. Между операциями проводится промывка. Первые четыре операции – подготовка поверхности, т.е. удаление с нее механических, органических, оксидных загрязнений. При этом травлением удаляются толстые оксидные слои, а декапированием (активированием) – тонкие, непосредственно перед электролизом (нанесением покрытия). Электролиз при химическом нанесении покрытия заменяется на безтоковое осаждение из специального раствора, содержащего соль металла, восстановитель и добавки.

Электрод (в гальванотехнике) – твердый электропроводный элемент электрохимической системы, на который подается внешнее напряжение от выпрямителя. Электроды делятся на катоды и аноды.

Электролит – раствор, проводящий электрический ток за счет ионной проводимости. В гальванике электролит – раствор, из которого осаждаются металлические и неметаллические покрытия. Электролит в гальванотехнике содержит соль осаждаемого металла (кроме электролитов анодирования и хромирования) и добавки – буферные (для регулирования водородного показателя — рН), блескообразующие, фоновые (для увеличения электропроводности раствора).

Электрохимия

– область химии, а точнее, физической химии, занимающаяся изучением процессов на границе электрод/электролит, в том числе при прохождении через нее тока от внешнего источника.

 

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО «НПП Электрохимия» Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс «Оригинальные тексты»

Электронная пушка — Википедия

Электронная пушка в составе электронно-лучевой трубки

Электронная пушка, электронный прожектор^[1] — устройство, с помощью которого получают пучок электронов с заданной кинетической энергией и заданной конфигурации. Чаще всего используется в кинескопах и других электронно-лучевых трубках, СВЧ-приборах (например в лампах бегущей волны), а также в различных приборах таких как электронные микроскопы и ускорители заряженных частиц.

Работа электронной пушки возможна только в условиях глубокого вакуума, чтобы пучок электронов не рассеивался при столкновении с молекулами атмосферных газов.

Схема электронной пушки с катодом прямого накала:
➀ Горячий катод
➁ Модулятор (Цилиндр Венельта)
➂ Анод
U_H — напряжение накала
U_W — напряжение модулятора
U_A — ускоряющее анодное напряжение

Электронная пушка состоит из катода, управляющего электрода (модулятора), ускоряющего электрода, и одного и более анодов. При наличии двух и более анодов, за первым анодом закрепляется термин фокусирующий электрод.

Катод[править | править код]

Катод создает поток электронов, которые исходят с его нагретой поверхности вследствие термоэлектронной эмиссии.

По способу подогрева катоды подразделяются на катоды прямого и косвенного накала.

Катод косвенного накала[править | править код]

В электронных пушках, применяемых в ЭЛТ, используется оксидный катод косвенного накала. Он обеспечивает достаточную эмиссию при относительно невысокой температуре 780—820 °С. При такой температуре катод обладает достаточной долговечностью, и для его подогрева требуется небольшая мощность. Катод и подогреватель образуют катодно-подогревный узел (КПУ).

КПУ представляет собой полую гильзу с плоским дном. На внешнюю поверхность дна гильзы нанесён оксидный слой, а внутри гильзы расположен подогреватель в виде спирали из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Цепь подогревателя электрически изолирована от катода.

Оксидный слой представляет собой кристаллы твердого раствора окислов щёлочноземельных металлов — бария, кальция и стронция (BaO, CaO, SrO) или борид лантана. Он окончательно формируется в процессе термовакуумной обработки ЭЛТ. В процессе откачки, при достижении необходимого уровня вакуума, катод прогревается с помощью внешнего индуктора, а затем и обычным путём, с помощью подогревателя, работающего в форсированном режиме. В результате в исходных веществах, нанесённых на поверхность катода, протекают химические реакции и выделяются газы. Этот процесс называют активацией и тренировкой катода. В свою очередь, неправильный температурный режим в процессе эксплуатации (питание подогревателя повышенным или пониженным напряжением), а также ухудшение вакуума, ведёт к деструктивным механическим и химическим процессам в оксидном слое катода, что ускоряет наступление отказа электронной пушки из-за потери эмиссии (невозможности получить необходимый ток катода). Максимальный ток катода, который должна обеспечивать электронная пушка, применяемая в кинескопах, составляет порядка 200—300 мкА.

Катод прямого накала[править | править код]

Катод прямого накала представляет собой металлическую нить из металла с высоким удельным электрическим сопротивлением, которая сама является источником термоэлектронной эмиссии. Имеет меньшую долговечность по сравнению с катодом косвенного накала. Катод прямого накала потребляет меньшую мощность, поэтому применялся в малогабаритных кинескопах телевизоров с автономным питанием от батареек или бортсети автомобиля. Также находит применение в электронных пушках с большим током луча.

Модулятор[править | править код]

Модулятор представляет собой цилиндрический стакан, накрывающий катод. В центре его дна имеется калиброванное отверстие, которое называется несущая диафрагма. С её помощью начинается формирование нужной толщины электронного пучка. Модулятор ближе всех остальных электродов расположен к катоду (расстояние между оксидной поверхностью катода и отверстием модулятора составляет 0,08—0,20 ± 0,01 мм), поэтому его потенциал наиболее значительно влияет на ток электронного луча, отсюда и его название.

Назначение и действие модулятора подобно назначению и действию управляющей сетки в электронной лампе. Зависимость тока электронного луча от потенциала модулятора называется модуляционной характеристикой электронной пушки. На модуляторе в каждый момент времени должен быть отрицательный потенциал относительно катода. Его постоянная составляющая задаёт постоянную составляющую тока электронной пушки и, следовательно, яркость свечения экрана ЭЛТ. Если абсолютное значение отрицательного потенциала на модуляторе будет превышать величину запирающего напряжения, ток электронного луча будет равен нулю.

Модулирующее напряжение (например, напряжение видеосигнала) должно изменять разность потенциалов между катодом и модулятором. В современных телевизорах и мониторах на модуляторах присутствует потенциал, близкий к нулю (модуляторы либо непосредственно соединены с общим проводом устройства, либо на них подаются гасящие импульсы кадровой и строчной развертки отрицательной полярности), а напряжение видеосигнала положительной полярности, снимаемое с видеоусилителя, подаётся на катод. От его размаха (десятки вольт) зависит контрастность изображения, а от постоянной составляющей — яркость.

Ускоряющий электрод[править | править код]

Ускоряющий электрод представляет собой полый цилиндр, расположенный на оси электронной пушки. На него подаётся положительный потенциал в несколько сотен вольт, он располагается между модулятором и фокусирующим электродом, и выполняет несколько функций:

• сообщает электронам начальную скорость в пределах электронной пушки;
• между ускоряющим электродом и анодом образуется дополнительная электростатическая линза, уменьшающая угол расхождения пучка перед входом в главную линзу, которую образуют аноды;
• экранирует прикатодное пространство от поля анода (действует подобно экранной сетке в электронной лампе), вследствие чего колебания анодного напряжения не сказываются на токе пучка и не приводят к колебаниям яркости свечения экрана ЭЛТ;

В цветных кинескопах регулировкой ускоряющего напряжения добиваются максимально возможной идентичности модуляционных характеристик трёх электронных пушек, что необходимо для обеспечения баланса белого.

Аноды[править | править код]

Конструкция анодов аналогична конструкции ускоряющего электрода. Цилиндр второго анода имеет выходную диафрагму. Она пропускает электроны, траектория которых имеет малое отклонение от оси электронной пушки. Высокие положительные потенциалы, приложенные к анодам, придают пролетающим сквозь них электронам необходимую скорость. В ЭЛТ с электростатической фокусировкой луча фокусирующий электрод и анод образуют главную электростатическую линзу, которая фокусирует электронный пучок на экран. Фокусное расстояние этой линзы зависит от их геометрии, расстояния между ними и соотношения их потенциалов. Оно регулируется путём изменения потенциала на фокусирующем электроде для достижения максимально резкого изображения. Потенциал фокусирующего электрода цветных кинескопов составляет примерно 6—8 кВ, черно-белых кинескопов и осциллографических трубок — около 1 кВ. Потенциал второго анода цветных кинескопов составляет 25—30 кВ, чёрно-белых — 8—16 кВ, осциллографических трубок — 1—2 кВ.

Электронные пушки с большим током луча[править | править код]

С ускоряющим электродом вблизи катода[править | править код]

В некоторых случаях, когда требуется снимать с катода большие токи, применяется другой принцип построения прикатодной части пушки. Перед катодом располагается ускоряющий электрод, имеющий положительный потенциал в несколько вольт, далее — управляющий электрод, имеющий более высокий потенциал. В результате, для формирования пучка используются электроны, испущенные со всей активной поверхности катода, а не только с центральной области напротив диафрагмы модулятора, как в обычной пушке. Управление током луча осуществляется изменением положительного потенциала на управляющем электроде, играющем роль модулятора. При этом в цепи управляющего электрода протекает ток, не превышающий 100 мкА.

С магнитной фокусировкой луча[править | править код]

Электронная пушка с магнитной фокусировкой луча состоит из катода, модулятора, ускоряющего электрода и анода, фокусирующий электрод отсутствует. Главная фокусирующая линза создаётся магнитным полем аксиально-симметричной катушки, надеваемой на горловину ЭЛТ. Точная фокусировка электронного пучка осуществляется регулировкой постоянного тока фокусирующей катушки. Такая пушка обеспечивает больший ток пучка по сравнению с пушкой, имеющей электростатическую фокусировку. Это связано с тем, что её анод не имеет диафрагмы, и для формирования пучка используется весь ток катода, а не его часть, как в пушках с электростатической фокусировкой (0,1—0,5).

Другим преимуществом магнитной фокусировки является меньший размер электронного пятна на экране. Это связано с большим диаметром фокусирующей катушки по сравнению с диаметром электродов электростатической линзы. Чем больше отношение диаметра электронной линзы (катушки или электрода) к диаметру пучка, проходящего через линзу, тем выше качество фокусировки.

• Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки. — М.: Советское радио, 1966. — 231 с.

• Тараненко, В. П. Электронные пушки. — Киев: Техника, 1964. — 180 с.

• Молоковский С. И., Сушков А. Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 304 с. — ISBN 5-283-03973-0.

• Вуколов Н. И., Гербин А. И., Котовщиков Г. С. Приёмные электронно-лучевые трубки: Справочник. — М.: Радио и связь, 1993.

1. ↑ ГОСТ 17791-82 «Приборы электронно-лучевые. Термины и определения» предписывает использовать именно термин «электронный прожектор»; использование эквивалентного «электронная пушка» не допускается.

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 (

Катодный и анодный процессы

Электрохимия – это раздел химии, который изучает процессы, протекающие в расплавах или растворах электролитов при прохождении через них постоянного электрического тока.

Данные процессы сопровождаются окислительно-восстановительными реакциями.

Собственно электрохимические превращения называются электролизом.

Любой процесс электролиза протекает с применением электродов – положительно или отрицательно заряженных материалов, которые участвуют в переносе электронов на границе двух фаз: расплав или раствор электролита – материал электрода.

Электрохимические процессы исследуют в т.н. электрохимических ячейках, состоящих из сосуда с расплавом или раствором электролита и помещёнными в него электродами, через которые пропускают постоянный электрический ток 

Электроды могут состоять из различных материалов. Нерастворимые электроды, как правило, состоят из графита, золота, платины а растворимые – из любых металлов (кроме щелочных).

Как известно, процесс диссоциации электролита сопровождается распадом его на катионы (положительно заряженные частицы) и анионы (отрицательно заряженные частицы).

Например, в случае диссоциации хлорида натрия, это можно изобразить схемой:

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^—

Если расплав данного электролита поместить в электрохимическую ячейку и пропустить через него электрический ток, то на катоде будут восстанавливаться катионы, а на аноде будут окисляться анионы. 

                           

Таким образом, в совокупности, процесс электролиза представляет собой катодный и анодный процессы или окислительно-восстановительные реакции.

Продукты электролиза зависят прежде всего от того, в каком виде находится электролит (расплав или раствор), от материала электрода (инертный или растворимый) и от положения металла, входящего в состав соли, в ряду напряжения. В общем виде, всё это может быть сведено в следующие правила:

1) Катион электролита расположен в ряду напряжения до алюминия (включительно), то на катоде идёт процесс восстановления воды – выделяется водород.

2) Катион металла находится в ряду напряжения между алюминием и водородом, то на катоде одновременно восстанавливаются ионы металла и молекулы воды. 

3) Катион металла расположен в ряду напряжения после водорода, то на катоде восстанавливается металл.                

4) В растворе содержатся катионы разных металлов, то сначала восстанавливаются катионы металла, стоящего в ряду напряжения правее.

5) При растворимом аноде окисляется металл анода, независимо от вида катиона в электролите и природу аниона.

6) При нерастворимом аноде

— а) в случае электролиза раcтворов бескислородных кислот ( кроме фторидов) на аноде идёт процесс окисления аниона.

— б) в случае электролиза растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идёт процесс окисления воды (выделяется кислород). Анионы не окисляются.

— в) анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:   

Электролиз расплавов электролитов.

Как правило, электролиз данного вида осуществляется для соединений с ионным типом связей (соли, щёлочи). 

При электролизе расплава гидроксида калия происходят следующие процессы:

Электролиз растворов электролитов.

В растворах электролитов, помимо катионов и анионов, присутствуют молекулы воды. При электролизе воды происходят следующие процессы:

Рассмотрим электролиз хлорида натрия в случае нерастворимого и растворимого анода.

а) Анод нерастворимый.

В растворе протекает процесс электролитической диссоциации:

NaCl = Na⁺ + Cl^—

на катоде (-) ионы натрия не восстанавливаются, остаются в растворе: 2H₂O + 2ē → h3 + 2OH^—

на аноде (+): 2Cl^— — 2ē → Cl₂

Суммарное ионное уравнение:

2H₂O + 2Cl^— = H₂ + Cl₂ + 2OH^—

Учитывая присутствие ионов натрия в растворе, составим молекулярное уравнение:

2NaCl + 2H₂O → H₂ + Cl₂ + 2NaCl

б) Анод растворимый (например, медный).

Если анод растворимый, то металл анода будет окисляться:

Cu^о — 2ē → Cu²⁺

Катионы меди в ряду напряжений стоят после водорода, поэтому они будут восстанавливаться на катоде.       
на катоде (-): Cu²⁺ + 2ē → Cu^о

на аноде (+): Cu^о — 2ē  → Cu²⁺

При этом концентрация хлорида натрия в растворе не меняется.

Если Вам нужна помощь по химии, записывайтесь в расписании на сайте ко мне на занятия.

С уважением, Ваш Владимир Смирнов. 

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Гальванический анод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Пример гальванического анода на корпусе корабля.

Гальванический анод является основным компонентом системы гальванической катодной защиты, используемой для защиты подземных или подводных металлических конструкций от коррозии .

Они сделаны из металлического сплава с более «активным» напряжением (больший отрицательный восстановительный потенциал / больший положительный электрохимический потенциал ), чем металл структуры. Разница в потенциале между двумя металлами означает, что гальванический анод корродирует, так что материал анода расходуется в большей степени, чем конструкция.

Потеря материала анода приводит к появлению альтернативного названия жертвенного анода .

Вкратце, коррозия — это химическая реакция, происходящая по электрохимическому механизму ( окислительно-восстановительная реакция ). ^[1] Во время коррозии происходят две реакции: окисление (уравнение Шаблон:EquationNote ), когда электроны покидают металл (и приводит к фактической потере металла), и восстановление, где электроны используются для превращения воды или кислорода в гидроксиды (уравнения Шаблон:EquationNote и Шаблон:EquationNote ). ^[2]Шаблон:NumBlkШаблон:NumBlkШаблон:NumBlk В большинстве сред гидроксид-ионы и ионы двухвалентного железа образуют гидроксид двухвалентного железа , который в конечном итоге становится хорошо знакомой коричневой ржавчиной: ^[3]Шаблон:NumBlk Когда происходит коррозия, происходят реакции окисления и восстановления, и на поверхности металла образуются электрохимические элементы, так что некоторые области становятся анодными (окисление), а некоторые — катодными (восстановление). Электроны текут из анодных областей в электролит по мере коррозии металла. И наоборот, когда электроны текут из электролита в катодные зоны, скорость коррозии уменьшается. ^[4] (Поток электронов находится в направлении, противоположном потоку электрического тока ).

По мере того как металл продолжает корродировать, локальные потенциалы на поверхности металла будут меняться, а анодная и катодная области будут меняться и двигаться. В результате в черных металлах по всей поверхности образуется общее покрытие из ржавчины, которое в конечном итоге будет поглощать весь металл. Это скорее упрощенный взгляд на процесс коррозии, потому что он может происходить в нескольких различных формах. ^[5]

Катодная защита работает, вводя другой металл (гальванический анод) с гораздо более анодной поверхностью, так что весь ток будет течь от введенного анода, и металл, который должен быть защищен, станет катодным по сравнению с анодом. Это эффективно останавливает реакции окисления на поверхности металла, передавая их на гальванический анод, который будет принесен в жертву в пользу защищаемой конструкции. ^[6]

Чтобы это работало, между анодом и защищаемым металлом (например, проволокой или прямым контактом) должен быть путь электронов, а также путь ионов между окислителем (например, водой или влажной почвой) и анодом, и между окислителем и металлом, подлежащему защите, таким образом образуя замкнутый контур; поэтому простое приклеивание части активного металла, такого как цинк, к менее активному металлу, такому как мягкая сталь, в воздухе (плохой проводник и, следовательно, отсутствие замкнутой цепи) не обеспечит никакой защиты.

В качестве гальванических анодов используются три основных металла: магний, алюминий и цинк. Все они доступны в форме блоков, прутов, листов или штампованной ленты. Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки.

1. ↑ Shrier 10:4
2. ↑ Peabody p.2
3. ↑ Shrier 3:4
4. ↑ Peabody p.21
5. ↑ Shrier 1:2
6. ↑ Shrier 10:29

Про батарейки.: engineering_ru — LiveJournal

Девяностые годы прошлого века  — «…Наша же задача была сделать батарею — автономный источник тока, который бы не требовал предварительной зарядки, а производил энергию сам, не используя при этом сложную и опасную для людей химию, вроде щелочей и кислот. А значит, был бы пригоден для использования в быту и обслуживания обычным человеком. …»

Извиняюсь за копипасту, но от себя мне добавить абсолютно не чего.
Если баяню — удаляйте, потому как  погуглив по сообществу ни чего не нашёл.

……КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

— Физика и химия, движение молекул и передача зарядов едва ли будут интересны неспециалистам. Поэтому сильно углубляться в принцип работы металло-воздушного аккумулятора не стану.

А по-простому все выглядит так. В контейнер с жидким электролитом (раствором обычной пищевой соли) погружены две пластины-электроды. Анод – металлическая пластина, из алюминия или магния, катод – сложная пористая углеродная нано-структура. При этом катод образует собой одну из стенок батареи, и обладает необычным свойством – пропускает внутрь необходимый для работы батареи воздух, но не выпускает наружу электролит! В процессе работы металл анода постепенно растворяется до полного исчезновения, превращаясь в гидрооксид и водород. Таким образом, в результате электрохимического растворения металлического анода в батарее генерируется электроэнергия.

Чтобы запустить батарею, нужно ее открыть, налить в нее солевой раствор и опустить аноды, закрепленные на крышке. Буквально через несколько секунд пойдет ток.

Углеродный катод

Катод и алюминиевый анод

Источник тока работает, пока аноды полностью не растворятся.
На одном комплекте анодов батарея, размером с автомобильный аккумулятор способна около суток непрерывно выдавать ток 10 ампер при напряжении 12 вольт.
(При прерывистом потреблении – гораздо дольше!)

Этого хватит для работы освещения, зарядки и питания разной аппаратуры и многого другого в каком-нибудь автономном лагере – военных, спасателей, рыбаков, егерей.

После чего нужно просто установить новые аноды, вылить отработанный электролит и залить соленую воду снова.
Причем, выливать электролит можно прямо в реку или озеро – при использовании алюминиевых или магниевых анодов он экологически безвреден!
Нечто подобное люди даже… употребляют внутрь – аналогичный состав у альмагеля, известного желудочного лекарства!

… Фактически нужны только анодные пластины и соль – воду можно взять хоть из лужи. А в случае использования морской воды не требуется даже соль – хватит той, что уже растворена в воде..……..

………ПЕРСПЕКТИВЫ

Как ни странно, на сегодняшний день эти необычные батарейки оказались практически никому не нужны.

Великолепно работающая система хотя и производится периодически по заказу военных и прочих структур, которые нуждаются в аварийных автономных источниках энергии, но в мирной жизни спроса не нашла.

И это несмотря на то, что на сегодняшний день квантовцами даже решена проблема утилизации электролита – продукты распада анодов скапливаются и выбрасываются в удобных одноразовых мешках, как это сделано в пылесосах, после чего электролит сливается не в виде мерзкой густой белой субстанции, а почти что чистый.

Одна испанская фирма, которая занимается изготовлением источников питания, в свое время интересовалась квантовскими воздушно-металлическими батареями и потратила немалые деньги на исследование рынка и изучение потенциального спроса. И пришла к выводу, что спроса не будет – потребители предпочитают источники тока, в которых максимум, что нужно делать самому – разорвать упаковку или воткнуть зарядное устройство…

Для наглядности видеоролик записанный специалистами http://www.chipdip.ru/

Справка
Более 90 лет назад, в 1919 году, по решению Главного военно-инженерного управления Красной Армии в Москве была организована небольшая мастерская по разработке и производству гальванических элементов и батарей для военных нужд. Эта “мастерская” существует и поныне, объединяя несколько НИИ и заводов под общим названием НПП “Квант”. И по-прежнему “Квант” занимается разработкой источников энергии – химических, солнечных, ветровых и прочими, в том числе и водородных топливных элементов