Den anode og katode er de typer elektroder som finnes i elektrokjemiske celler. Dette er enheter som er i stand til å produsere elektrisk energi gjennom en kjemisk reaksjon. De mest brukte elektrokjemiske cellene er batterier.
Det er to typer elektrokjemiske celler, elektrolytiske celler og galvaniske eller voltaiske celler. I elektrolytiske celler skjer ikke den kjemiske reaksjonen som produserer energi spontant, men den elektriske strømmen blir transformert til en kjemisk oksidasjonsreduksjonsreaksjon.
Den galvaniske cellen består av to halvceller. Disse er forbundet med to elementer, en metallisk leder og en salt bro.
Den elektriske lederen leder, som navnet tilsier, strøm fordi den har veldig liten motstand mot bevegelsen av elektrisk ladning. De beste lederne er vanligvis metall.
Saltbroen er et rør som forbinder de to halvcellene, samtidig som de opprettholder deres elektriske kontakt, og uten å la komponentene i hver celle komme sammen. Hver halvcelle i den galvaniske cellen inneholder en elektrode og en elektrolytt.
Når den kjemiske reaksjonen finner sted, mister en av de halve cellene elektroner mot elektroden, gjennom oksidasjonsprosessen; mens den andre skaffer elektroner for elektroden sin gjennom reduksjonsprosessen.
Oksidasjonsprosesser skjer ved anoden, og reduksjonsprosesser ved katoden
anode
Navnet på anoden kommer fra den greske ανά (aná): oppover, og οδός (odós): vei. Faraday var den som myntet på dette begrepet på 1800-tallet.
Den beste definisjonen av anode er elektroden som mister elektroner i en oksidasjonsreaksjon. Det er normalt knyttet til den positive polen for overføring av elektrisk strøm, men dette er ikke alltid tilfelle.
Selv om anoden er den positive polen i batterier, er det i LED-lys det motsatte, med anoden den negative polen.
Normalt er retning av elektrisk strøm definert, og verdsetter den som en retning på frie ladninger, men hvis lederen ikke er metallisk, overføres de positive ladningene som blir produsert til den eksterne lederen.
Denne bevegelsen innebærer at vi har positive og negative ladninger som beveger seg i motsatte retninger, så det sies at retning av strømmen er banen til positive ladninger til kationene som er i anoden mot den negative ladningen til anodene funnet på katoden.
I galvaniske celler, som har en metallisk leder, følger strømmen som genereres i reaksjonen banen fra den positive til den negative polen.
Men i elektrolytiske celler, siden de ikke har en metallisk leder, men snarere en elektrolytt, kan det finnes ioner med en positiv og negativ ladning som beveger seg i motsatte retninger.
Termioniske anoder mottar de fleste elektronene som kommer fra katoden, varmer anoden og må finne en måte å spre den på. Denne varmen genereres i spenningen som oppstår mellom elektronene.
Spesielle anoder
Det er en spesiell type anode, for eksempel de som finnes i røntgenstråler. I disse rørene genererer energien som produseres av elektronene, i tillegg til å produsere røntgenstrålene, mye energi som varmer anoden.
Denne varmen produseres med forskjellig spenning mellom de to elektrodene, som utøver trykk på elektronene. Når elektroner beveger seg i den elektriske strømmen, påvirker de mot anoden og overfører varmen til den.
Cathode
Katoden er elektroden med en negativ ladning, som i den kjemiske reaksjonen gjennomgår en reduksjonsreaksjon, der dens oksidasjonstilstand reduseres når den mottar elektroner.
Som med anoden, var det Faraday som foreslo begrepet katode, som kommer fra det greske κατά: 'nedover', og ὁδός: 'vei'. Til denne elektroden ble den negative ladningen tilskrevet over tid.
Denne tilnærmingen viste seg å være falsk, siden avhengig av hvilken enhet den er i, har den en eller annen belastning.
Dette forholdet til den negative polen, som med anoden, oppstår fra antakelsen om at strøm flyter fra den positive polen til den negative polen. Dette oppstår i en galvanisk celle.
Inne i elektrolytiske celler, energioverføringsmediet, ikke i et metall, men i en elektrolytt, kan negative og positive ioner eksistere sammen som beveger seg i motsatte retninger. Men ifølge konvensjonen sies strømmen fra anoden til katoden.
Spesielle katoder
En type spesifikke katoder er termioniske katoder. I disse avgir katoden elektroner på grunn av effekten av varme.
I termiske ventiler kan katoden varme seg selv ved å sirkulere en varmestrøm i et filament festet til den.
Likevektsreaksjon
Hvis vi tar en galvanisk celle, som er den vanligste elektrokjemiske cellen, kan vi formulere likevektsreaksjonen som genereres.
Hver halvcelle som utgjør den galvaniske cellen har en karakteristisk spenning kjent som reduksjonspotensialet. Innenfor hver halvcelle oppstår en oksidasjonsreaksjon mellom de forskjellige ionene.
Når denne reaksjonen når likevekt, kan ikke cellen gi mer spenning. På dette tidspunktet vil oksidasjonen som foregår i halvcellen i det øyeblikket ha en positiv verdi jo nærmere den er likevekten. Potensialet for reaksjonen vil være større, jo mer likevekt oppnås.
Når anoden er i likevekt, begynner den å miste elektroner som går gjennom lederen til katoden.
Reduksjonsreaksjonen finner sted ved katoden, jo lenger den er fra likevekt, jo mer potensial vil reaksjonen ha når den finner sted og tar elektronene som kommer fra anoden.
referanser
- HUHEEY, James E., et al. Uorganisk kjemi: prinsipper for struktur og reaktivitet. Pearson Education India, 2006.
- SIENKO, Michell J .; ROBERT, A. Kjemi: prinsipper og egenskaper. New York, USA: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E. Generell kjemi: prinsipper og struktur. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., et al. Generell kjemi. Interamerikansk utdanningsfond, 1977.
- MASTERTON, William L .; HURLEY, Cecile N. Kjemi: prinsipper og reaksjoner. Cengage Learning, 2015.
- BABOR, Joseph A .; BABOR, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz. Moderne generell kjemi: en introduksjon til fysisk kjemi og høyere beskrivende kjemi (uorganisk, organisk og biokjemi). Marin ,, 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrokjemiske reaksjoner. Toray-Masson, 1969.