Katoda vs anoda: Rozdíl a srovnání

Katoda je elektroda, kde dochází v elektrochemickém článku nebo při elektrolýze k redukci (získání elektronů). Naopak anoda je elektroda, kde probíhá oxidace (ztráta elektronů). Stručně řečeno, katoda přitahuje kationty a podléhá redukci, zatímco anoda přitahuje anionty a podléhá oxidaci.

Key Takeaways

1. Katody jsou elektrody, kde dochází k redukci, získávání elektronů; anody jsou elektrody, kde dochází k oxidaci a ztrátě elektronů.
2. V elektrochemických článcích katody přitahují kladně nabité ionty (kationty); anody přitahují záporně nabité ionty (anionty).
3. V bateriích je katoda kladný pól a anoda je záporný pól; při elektrolýze je anoda kladná a katoda záporná.

Katoda vs anoda

Katoda je elektroda, která přitahuje kladně nabité ionty nebo kationty a je označena záporným znaménkem (-). Anoda je elektroda, která přitahuje záporně nabité ionty nebo anionty a je označena kladným znaménkem (+), která je pak připojena k externímu zdroji energie.

Umístění katody a anody není v buňce pevně dané a může se měnit v závislosti na tom, co se v daném okamžiku stane. Například při dobíjení akumulátoru baterie.

Anody a katody v kontextu baterie mohou být matoucí, protože označení kladných a záporných stran bouře neodpovídá jejich příslušným nábojům.

---

 

Srovnávací tabulka

vlastnost	Cathode	Anoda
funkce	Snížení (získává elektrony)	Oxidace (ztrácí elektrony)
Nabít (Elektrolytický článek)	Negativní	Pozitivní
Nabít (Galvanický článek)	Pozitivní	Negativní
Přitahované ionty	Kationty (kladně nabité ionty)	Anionty (záporně nabité ionty)
Příklad v Baterie	Negativní terminál	Pozitivní terminál
Příklad v elektrolýze	Kde se ukládá kov	Kde je rozpuštěný kov
Mnemonický	"Katoda Úlovky elektrony; Anoda Navzájem si dary"

---

 

Co je to katoda?

Funkce katody:

1. Redukční reakce:

Jednou z primárních funkcí katody je podstupovat redukční reakce. Během těchto reakcí získávají kladně nabité ionty nebo neutrální molekuly elektrony na katodě, což má za následek snížení jejich oxidačního stavu. Tento redukční proces je nezbytný pro vyrovnání celkového náboje v elektrochemickém článku.

2. Příjem elektronů:

Jako místo redukce funguje katoda jako terminál, kde elektrony proudí do vnějšího obvodu. Když se redukční činidlo, jako je kovový iont nebo chemická látka s vysokou elektronovou afinitou, dostane do kontaktu s katodou, přijímá elektrony z elektrody. Tento přenos elektronů přispívá k celkovému elektrickému proudu generovanému článkem.

3. Tok elektronů:

Elektrony uvolněné během oxidačních reakcí na anodě putují vnějším obvodem ke katodě. Tento tok elektronů je usnadněn vnějším vodičem, jako je drát nebo elektrická zátěž. Po dosažení katody jsou tyto elektrony přeneseny do redukčního činidla, což podporuje redukci a dokončuje elektrochemický obvod.

Typy katod:

1. Kovové katody:

V mnoha elektrochemických systémech slouží kovové elektrody jako katody. Tyto elektrody se skládají z materiálů s vysokou elektronovou vodivostí, jako je platina, zlato nebo měď. Kovové katody se běžně používají v galvanických článcích, elektrolytických článcích a různých průmyslových procesech.

2. Inertní katody:

V určitých elektrolytických procesech se jako katody používají inertní materiály, jako je grafit nebo uhlík. Tyto inertní elektrody se neúčastní chemických reakcí probíhajících na katodě; místo toho slouží jako platformy pro usnadnění přenosu elektronů a podporu redukčních reakcí.

3. Polovodičové katody:

Ve specializovaných aplikacích se jako katody používají polovodičové materiály, jako je křemík nebo arsenid galia. Polovodičové katody nacházejí uplatnění v elektronických zařízeních, solárních článcích a elektrochemických systémech na bázi polovodičů, kde jejich jedinečné elektronické vlastnosti umožňují přesné řízení redukčních procesů.

 

Co je anoda?

Definice a funkce

Katoda je základní součástí různých elektrochemických systémů, včetně baterií, elektrolytických článků a elektronek. Slouží jako elektroda, kde během těchto procesů probíhají redukční reakce.

Elektrochemické procesy

V elektrochemických článcích katoda přitahuje kladně nabité ionty (kationty) z roztoku elektrolytu. Tyto kationty podléhají redukčním reakcím na katodě, získávají elektrony za vzniku neutrálních atomů nebo molekul. Tento redukční proces je klíčový pro generování elektrické energie v bateriích nebo pro usnadnění chemických přeměn v elektrolytických článcích.

Příklad: Provoz na baterie

V dobíjecí baterii, jako je lithium-iontová baterie, se během procesu vybíjení ionty lithia pohybují z anody na katodu přes elektrolyt. Na katodě tyto ionty přijímají elektrony a tvoří atomy lithia, které pak interagují s materiálem elektrody, uvolňují energii a umožňují baterii napájet externí zařízení.

Role v elektrolýze

V elektrolytických článcích, kde se elektrická energie používá k řízení nespontánních chemických reakcí, katoda stále slouží jako místo redukce. Zde katoda dodává elektrony iontům v elektrolytu, což způsobuje, že podléhají redukčním reakcím a ukládají se jako neutrální látky na povrchu katody.

Příklad: Galvanické pokovování

Během galvanického pokovování katoda přitahuje kovové ionty z roztoku elektrolytu. Tyto ionty získávají elektrony na katodě a vytvářejí kovový povlak na povrchu pokovovaného předmětu. Tento proces je široce používán v průmyslu pro potahování předmětů kovy, jako je zlato, stříbro nebo chrom.

---

Hlavní rozdíly mezi katodou a anodou

1. Nabít:
   • Katoda: Přitahuje kladně nabité ionty (kationty).
   • Anoda: Přitahuje záporně nabité ionty (anionty).
2. Reakce:
   • Katoda: Místo redukční reakce (zisk elektronů).
   • Anoda: Místo oxidační reakce (ztráta elektronů).
3. Elektrolytické články:
   • Katoda: Kde dochází k redukci.
   • Anoda: Kde dochází k oxidaci.
4. Provoz baterie:
   • Katoda: Elektroda, kde jsou ionty redukovány během vybíjení.
   • Anoda: Elektroda, kde dochází k oxidaci iontů během vybíjení.
5. Galvanizérství:
   • Katoda: Přitahuje kovové ionty z roztoku a vytváří kovový povlak.
   • Anoda: Rozpouští a uvolňuje kovové ionty do roztoku.

Reference

1. https://www.nature.com/articles/srep02671
2. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1710038

Poslední aktualizace: 05. března 2024