Tärkein ero - anodi vs. katodi

Ehdot katodi ja anodi käytetään viittaamaan polarisoidun sähkölaitteen liittimiin. The tärkein ero anodin ja katodin välillä on yleensä se, anodi on terminaali, jossa (tavanomainen) virta virtaa laitteeseen ulkopuolelta, kun taas katodi on terminaali, josta (tavanomainen) virta virtaa laitteesta. Käyttöä ei kuitenkaan tietyissä tapauksissa noudateta tiukasti, koska kun laite pystyy käymään palautuvan prosessin, samaa terminaalia, jota kutsuttiin "anodiksi", voitaisiin nyt kutsua "katodiksi". Tämä voi epäilemättä aiheuttaa sekaannusta, ja on suositeltavaa sopeutua tietyn alan yleiseen käyttöön. Tässä artikkelissa tarkastelemme useita skenaarioita, joissa näitä termejä käytetään, ja tutkimme niiden käyttöä näissä laitteissa tapahtuvien prosessien kannalta.

Mikä on anodi

Anodi on pääte, jossa (tavanomainen) virta virtaa laitteeseen ulkopuolelta. Se tarkoittaa, että elektronit virtaavat ulos laitteesta anodissa.

Mikä on katodi

Katodi on terminaali, jossa (tavanomainen) virta virtaa laitteesta. Se tarkoittaa, että elektronit virtaavat tähän liittimeen ulkopuolelta.

Galvaaniset/Voltaiset solut

Galvanisen kennon asennus on esitetty alla:

Galvaaninen kenno

Galvaanisessa kennossa yksi elektrodeista on suurempi pelkistyspotentiaali kuin toinen. Suuremmalla pelkistyspotentiaalilla varustetulla elektrodilla on vahvempi kyky saada elektroneja, joten elektronit virtaavat siihen toisesta elektrodista. Yllä piirretyssä kennossa kuparilla on suurempi pelkistyspotentiaali kuin sinkillä, joten se vetää elektroneja sinkkielektrodista. Tämä liittyy kahteen reaktioon. Sinkkielektrodissa sinkki hajoaa Zn: ksi²⁺ ioneja ja elektroneja. Toisin sanoen sinkki hapettuu (se menettää elektroneja).

Sinkin menettämät elektronit virtaavat johtimien yli kuparielektrodille. Tässä tulevat elektronit yhdistyvät Cu: n kanssa²⁺ ioneja ja muodostavat kupariatomeja. Kupari pelkistyy (se saa elektroneja):

Täällä elektronit virtaavat "ulos laitteesta" sinkkiliittimestä, joten tavanomainen virta virtaa laitteeseen täällä. Tämä tekee sinkkiliittimestä anodin. Perinteinen virta virtaa laitteesta kupariliittimessä, joten kupari on katodi. Aina kun laite toimii redoksireaktioilla, pääte, jossa hapettuminen tapahtuu, on anodi ja elektrodi, jossa pelkistyminen tapahtuu, on katodi. Tämä vastaa yllä olevaa kuvausta: sinkki (anodi) hapettuu ja kupari (katodi) vähenee.

Elektrolyysikennot

Elektrolyysikennoissa virtalähdettä käytetään virran luomiseen ioneja sisältävään nesteeseen. Tarkastelemme esimerkiksi, mitä tapahtuu, kun kaksi elektrodia laitetaan näytteeseen sulaa natriumkloridia (NaCl tai tavallinen suola).

Sulan natriumkloridin elektrolyysi

Akun positiiviseen napaan kytketty elektrodi vetää puoleensa

anionit. Täällä nämä ionit luovuttavat elektroninsa muodostaen kloorikaasua.

Negatiiviseen napaan liitettyyn elektrodiin positiiviset natriumionit saavat elektroneja muodostaen natriumatomeja:

Tässä terminaali, joka ottaa virtaa laitteeseen, on elektrodi, joka on kytketty akun positiiviseen napaan. Siksi tämä on anodi.

ionit menettävät elektroninsa täällä, joten tämä on yhdenmukaista ajatuksen kanssa siitä, että hapettuminen tapahtuu anodilla. Natrium muodostuu toisessa elektrodissa

ionit vähenevät. Virta virtaa laitteesta tästä liittimestä. Siksi tämä terminaali muodostaa katodin.

Edellä olevien kahden esimerkin pitäisi selventää, että termit anodi ja katodi eivät viittaa tiettyyn potentiaaliin, vaan pikemminkin siihen, miten virta kulkee asetuksissa. Esimerkiksi galvaanisen kennon "positiivinen" elektrodi on sen "katodi", mutta "positiivinen" elektrodin tapauksessa on sen "anodi".

Ero anodin ja katodin välillä

Nimet “anodi” ja “katodi” voidaan antaa päätelaitteelle sen mukaan, virtaako virta kyseiseen liittimeen ulkopuolelta vai virtaako virta terminaalista ulos. Koska tapa, jolla virrat kulkevat eri tilanteissa, voi kuitenkin olla radikaalisti erilainen, näiden termien käytön kääntäminen tilanteesta toiseen voi olla hämmentävää. Siksi voi olla tarpeen tutkia ensin tilanne, jotta voimme käyttää terminologiaa oikein. Jos mahdollista, on käytettävä vaihtoehtoisia, vähemmän epäselviä termejä (tilanteesta riippuen). Olemme keskustelleet kahdesta esimerkistä sähkökemiasta, mutta termejä "anodi" ja "katodi" käytetään myös monilla muilla aloilla. Seuraavassa yhteenveto -osassa on muutamia muita esimerkkejä.

Virtaussuunta:

Yleensä virta virtaa anodi ulkopuolelta.

Katodi antaa laitteesta virran. Tämä tarkoittaa, että laitteen ulkopuolella elektronit virtaavat anodista katodiin.

Redox -reaktio:

Laitteissa, jotka tukeutuvat redoksireaktioihin, hapettuminen tapahtuu anodit.

Kun taas vähennys tapahtuu klo katodit.

Galvaanisissa ja elektrolyyttisissä kennoissa:

Galvaanisissa ja elektrolyyttisissä kennoissa katodi houkuttelee kationeja ja hapettaa niitä.

The anodi houkuttelee anioneja ja vähentää niitä.

Elektrolyysissä:

The anodi muodostaa positiivisen pään elektrolyysissä

Samalla kun katodi muodostaa negatiivisen pään Galvanic -kennossa.

Elektronipistooleissa ja röntgenputkissa:

Elektronipistooleissa ja röntgenputkissa elektronia laitteeseen säteilevä osa muodostaa katodi.

Laitteen sisällä on anodi kerää elektronit.

Kun normaalit diodit on kytketty eteenpäin bias, anodi on p-puoli, joka on akun positiiviseen puoleen kytketty puoli (se ottaa virtaa kennosta). Samoin, katodi muodostaa n-puolen.

Vaikka liittimien nimet olisi käännettävä, kun virta kulkee käänteisvirralla Zener-diodissa, p-puolta kutsutaan edelleen nimellä "anodi”Vaikka teknisesti se antaa virtaa ulkopuolelle. Tämä on merkittävä poikkeus ja korostaa, miksi termejä "anodi" ja "katodi" tulisi välttää mahdollisuuksien mukaan (tässä tapauksessa on parempi käyttää sivuja p- ja n-puolella).

Toinen hämmennyksen lähde syntyy, kun akunvalmistajat merkitsevät ladattavan akun negatiivisen navan "anodi“. Kun akku tyhjenee, terminologia toimii. Kuitenkin, kun akkua ladataan, teknisesti myös terminologia on käännettävä.

Viitteet:

Denker, J. (2004). Kuinka määritellä anodi ja katodi. Haettu 1. lokakuuta 2015 Tervetuloa Av8n.comista

Kuva:

Ohio-standardin "Galvaaninen solukaavio" (Siirretty en.wikipediasta; Käyttäjän siirtämä Commonsiin: Burpelson AFB CommonsHelperin avulla) [CC BY-SA 3.0], Wikimedia Commonsin kautta