Анода и катода су врсте електрода који се налазе у електрохемијским ћелијама. То су уређаји способни да производе електричну енергију хемијском реакцијом. Најчешће коришћене електрохемијске ћелије су батерије.
Постоје две врсте електрохемијских ћелија, електролитичке ћелије и галванске или волтаичне ћелије. У електролитичким ћелијама хемијска реакција која производи енергију не одвија се спонтано, већ се електрична струја трансформише у реакцију смањења хемијске оксидације.
Галванску ћелију чине две половине ћелије. Они су повезани два елемента, металним проводником и солним мостом.
Електрични проводник, као што му име каже, води електричну енергију јер има врло мали отпор на кретање електричног набоја. Најбољи проводници су обично метални.
Солни мост је цев која повезује две половине ћелија, одржавајући њихов електрични контакт, и не дозвољавајући да се компоненте сваке ћелије сједине. Свака половина галванске ћелије садржи електроду и електролит.
Када дође до хемијске реакције, једна од половина ћелија губи електроне на својој електроди, кроз процес оксидације; док други добија електроне за своју електроду, кроз процес редукције.
Процеси оксидације настају на аноди, а редукциони на катоди
Анода
Назив аноде долази од грчког ανα (ана): нагоре, а οδος (одос): пут. Фарадаи је био тај који је сковао овај термин у 19. веку.
Најбоља дефиниција аноде је електрода која у реакцији оксидације губи електроне. Обично је повезан са позитивним полом транзита електричне струје, али то није увек случај.
Иако је у батеријама анода позитивни пол, код ЛЕД светла је обрнуто, а анода је негативни пол.
Обично се смер електричне струје дефинише, схватајући то као правац слободних набоја, али ако проводник није металик, позитивни наелектрисање се преноси у спољни проводник.
Ово кретање подразумева да имамо позитивне и негативне наелектрисања која се крећу у супротним смеровима, па се каже да је правац струје пут позитивних набоја катиона који се налазе у аноди према негативном набоју анода. пронађена на катоди.
У галванским ћелијама, које имају метални проводник, струја која настаје у реакцији прати пут од позитивног до негативног пола.
Али у електролитичким ћелијама, јер немају метални проводник, већ електролит, могу се наћи јони са позитивним и негативним набојем који се крећу у супротним смеровима.
Термионске аноде примају већину електрона који потичу из катоде, греју аноду и морају наћи начин да га расипају. Та топлота се ствара у напону који настаје између електрона.
Специјалне аноде
Постоји посебна врста аноде, као што су оне које се налазе унутар рендгенских зрака. У тим цевима, енергија коју електрони производе, поред стварања Кс-зрака, ствара и велику количину енергије која загрева аноду.
Та топлота се производи на различитом напону између две електроде, који врши притисак на електроне. Када се електрони крећу у електричној струји, они утичу на аноду, преносећи на њу своју топлоту.
Катода
Катода је негативно набијена електрода, која пролази кроз редукциону реакцију у хемијској реакцији, при чему се њено оксидационо стање смањује када прими електроне.
Као и код аноде, Фарадаи је предложио термин катода, који потиче од грчког κατα: „доле“ и οδος: „пут“. Овој електроди је временом приписано негативно наелектрисање.
Овај приступ се показао лажним, јер зависно од уређаја у којем се налази, има једно или друго оптерећење.
Та веза са негативним полом, као и са анодом, произлази из претпоставке да струја тече од позитивног пола до негативног пола. Ово настаје у галванској ћелији.
Унутар електролитских ћелија, медијум за пренос енергије који није у металу већ у електролиту могу постојати негативни и позитивни јони који се крећу у супротним смеровима. Али према договору, казе се да струја иде од аноде до катоде.
Специјалне катоде
Једна врста специфичних катода су термионске катоде. У њима катода емитује електроне услед дејства топлоте.
У термионским вентилима катода се може сама загревати тако што циркулише грејну струју у филаменту који је на њу прикључен.
Реакција равнотеже
Ако узмемо галванску ћелију, која је најчешћа електрохемијска ћелија, можемо формулисати реакцију равнотеже која се ствара.
Свака половина ћелије која чини галванску ћелију има карактеристични напон познат као редукциони потенцијал. Унутар сваке половине ћелије долази до оксидационе реакције између различитих јона.
Када ова реакција достигне равнотежу, ћелија више не може да пружа напетост. У овом тренутку, оксидација која се у том тренутку одвија у половици ћелије имаће позитивну вредност што је ближе равнотежи. Потенцијал реакције биће већи што се више постиже равнотежа.
Када је анода у равнотежи, почиње губити електроне који пролазе кроз проводник до катоде.
Реакција редукције се одвија на катоди, што је даље од равнотеже, то ће већа потенцијал имати реакција када се одвија и узме електроне који долазе из аноде.
Референце
- ХУХЕЕИ, Јамес Е. и др. Неорганска хемија: принципи структуре и реактивности. Пеарсон Едуцатион Индиа, 2006.
- СИЕНКО, Мицхелл Ј .; РОБЕРТ, А. Хемија: принципи и својства. Њујорк, САД: МцГрав-Хилл, 1966.
- БРАДИ, Јамес Е. Општа хемија: принципи и структура. Вилеи, 1990.
- ПЕТРУЦЦИ, Ралпх Х. и др. Општа хемија. Међуамерички образовни фонд, 1977.
- МАСТЕРТОН, Виллиам Л .; ХУРЛЕИ, Цециле Н. Хемија: принципи и реакције. Ценгаге Леарнинг, 2015.
- БАБОР, Јосепх А .; БАБОР, ЈосеЈосепх А .; АЗНАРЕЗ, Јосе Ибарз. Савремена општа хемија: увод у физичку хемију и вишу описну хемију (неорганску, органску и биохемију). Марин, 1979.
- ЦХАРЛОТ, Гастон; ТРЕМИЛЛОН, Бернард; БАДОЗ-ЛАМБЛИНГ, Ј. Електрохемијске реакције. Тораи-Массон, 1969.