Cathode vs Anode : différence et comparaison

La cathode est l'électrode où se produit la réduction (gain d'électrons) dans une cellule électrochimique ou lors de l'électrolyse. A l’inverse, l’anode est l’électrode où s’effectue l’oxydation (perte d’électrons). En résumé, la cathode attire les cations et subit une réduction, tandis que l'anode attire les anions et subit une oxydation.

Faits marquants

  1. Les cathodes sont des électrodes où se produit une réduction, gagnant des électrons; les anodes sont des électrodes où l'oxydation se produit, perdant des électrons.
  2. Dans les cellules électrochimiques, les cathodes attirent les ions chargés positivement (cations); les anodes attirent les ions chargés négativement (anions).
  3. Dans les batteries, la cathode est la borne positive et l'anode est la borne négative ; en électrolyse, l'anode est positive et la cathode est négative.

Cathode contre Anode

La cathode est l'électrode qui attire les ions ou cations chargés positivement et est représentée par un signe négatif (-). L'anode est l'électrode qui attire les ions ou les anions chargés négativement et est représentée par un signe positif (+), qui est ensuite connectée à une source d'alimentation externe.

Cathode contre Anode

Les emplacements de la cathode et de l'anode ne sont pas fixes dans une cellule et peuvent changer en fonction de ce qui se passe à un moment donné. Par exemple, lors de la recharge d'une batterie rechargeable batterie.

Les anodes et cathodes dans le contexte d’une batterie peuvent prêter à confusion, car l’étiquetage des côtés positif et négatif de la tempête ne correspond pas à leurs charges respectives.


 

Tableau de comparaison

FonctionnalitéCathodeAnode
FonctionSurface d'attaque (gagne des électrons)Oxydation (perd des électrons)
Charger (Cellule électrolytique)NégatifPositif
Charger (Pile galvanique)PositifNégatif
Ions attirésLes cations (ions chargés positivement)Anions (ions chargés négativement)
Exemple en batterieBorne négativeBorne positive
Exemple en électrolyseOù le métal est déposéOù le métal est dissous
Mnémonique"Cathode Captures des électrons ; Anode Always donne"

 

Qu'est-ce que la cathode?

Fonctions de la cathode :

1. Réaction de réduction :

L'une des fonctions principales de la cathode est de subir des réactions de réduction. Au cours de ces réactions, les ions chargés positivement ou les molécules neutres gagnent des électrons à la cathode, entraînant une diminution de leur état d'oxydation. Ce processus de réduction est essentiel pour équilibrer la charge globale dans la cellule électrochimique.

2. Réception électronique :

En tant que site de réduction, la cathode agit comme la borne où les électrons circulent dans le circuit externe. Lorsqu'un agent réducteur, tel qu'un ion métallique ou une espèce chimique à haute affinité électronique, entre en contact avec la cathode, il accepte les électrons de l'électrode. Ce transfert d'électrons contribue au courant électrique global généré par la cellule.

3. Flux d’électrons :

Les électrons libérés lors des réactions d'oxydation à l'anode traversent le circuit externe jusqu'à la cathode. Ce flux d'électrons est facilité par un conducteur externe, tel qu'un fil ou une charge électrique. En atteignant la cathode, ces électrons sont transférés à l’agent réducteur, favorisant la réduction et complétant le circuit électrochimique.

Types de cathodes :

1. Cathodes métalliques :

Dans de nombreux systèmes électrochimiques, les électrodes métalliques servent de cathodes. Ces électrodes sont constituées de matériaux à haute conductivité électronique, comme le platine, l'or ou le cuivre. Les cathodes métalliques sont couramment utilisées dans les cellules galvaniques, les cellules électrolytiques et divers processus industriels.

2. Cathodes inertes :

Dans certains procédés électrolytiques, des matériaux inertes, tels que le graphite ou le carbone, sont utilisés comme cathodes. Ces électrodes inertes ne participent pas aux réactions chimiques se produisant à la cathode ; au lieu de cela, ils servent de plates-formes pour faciliter le transfert d’électrons et favoriser les réactions de réduction.

3. Cathodes semi-conductrices :

Dans des applications spécialisées, des matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium ou l'arséniure de gallium, sont utilisés comme cathodes. Les cathodes semi-conductrices trouvent leur utilité dans les appareils électroniques, les cellules solaires et les systèmes électrochimiques à base de semi-conducteurs, où leurs propriétés électroniques uniques permettent un contrôle précis des processus de réduction.

cathode
 

Qu'est-ce qu'une anode ?

Définition et fonction

La cathode est un composant essentiel de divers systèmes électrochimiques, notamment les batteries, les cellules électrolytiques et les tubes à vide. Il sert d'électrode où les réactions de réduction se produisent au cours de ces processus.

Processus électrochimiques

Dans les cellules électrochimiques, la cathode attire les ions chargés positivement (cations) de la solution électrolytique. Ces cations subissent des réactions de réduction à la cathode, gagnant des électrons pour former des atomes ou des molécules neutres. Ce processus de réduction est essentiel pour générer de l’énergie électrique dans les batteries ou faciliter les transformations chimiques dans les cellules électrolytiques.

Exemple : fonctionnement sur batterie

Dans une batterie rechargeable, telle qu'une batterie lithium-ion, pendant le processus de décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode à la cathode à travers l'électrolyte. À la cathode, ces ions acceptent des électrons et forment des atomes de lithium, qui interagissent ensuite avec le matériau de l'électrode, libérant de l'énergie et permettant à la batterie d'alimenter des appareils externes.

Rôle dans l'électrolyse

Dans les cellules électrolytiques, où l’énergie électrique est utilisée pour provoquer des réactions chimiques non spontanées, la cathode sert toujours de site de réduction. Ici, la cathode fournit des électrons aux ions de l'électrolyte, les faisant subir des réactions de réduction et se déposant sous forme d'espèces neutres sur la surface de la cathode.

Exemple : galvanoplastie

Pendant la galvanoplastie, la cathode attire les ions métalliques de la solution électrolytique. Ces ions gagnent des électrons à la cathode, formant un revêtement métallique sur la surface de l'objet à placage. Ce procédé est largement utilisé dans les industries pour revêtir des objets avec des métaux tels que l'or, l'argent ou le chrome.

anode

Différences principales entre la cathode et l'anode

  1. Charger:
    • Cathode : Attire les ions chargés positivement (cations).
    • Anode : Attire les ions chargés négativement (anions).
  2. Réaction:
    • Cathode : Site de réaction de réduction (gain d'électrons).
    • Anode : Site de la réaction d'oxydation (perte d'électrons).
  3. Cellules électrolytiques:
    • Cathode : Là où se produit la réduction.
    • Anode : Là où se produit l’oxydation.
  4. Fonctionnement de la batterie:
    • Cathode : Électrode où les ions sont réduits pendant la décharge.
    • Anode : Électrode où les ions sont oxydés lors de la décharge.
  5. Electroplating:
    • Cathode : Attire les ions métalliques de la solution et forme un revêtement métallique.
    • Anode : Dissout et libère des ions métalliques dans la solution.
Différence entre cathode et anode
Bibliographie
  1. https://www.nature.com/articles/srep02671
  2. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1710038

Dernière mise à jour : 05 mars 2024

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21 réflexions sur « Cathode vs Anode : différence et comparaison »

  1. Merci pour l'explication détaillée des différences entre la cathode et l'anode. Cela m’a vraiment aidé à comprendre comment ils fonctionnent au sein d’une cellule électrique.

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  2. L'article présentait les différences entre cathode et anode d'une manière très intéressante et compréhensible. Bravo à l'auteur pour cet article perspicace.

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  3. Cet article a fourni un aperçu fascinant du rôle des électrons et du mouvement au sein d’une cellule électrique. Les exemples donnés illustrent très bien ces principes.

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    • Je comprends votre point de vue, il est important de s'adresser à un public plus large en incorporant un langage moins complexe.

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  4. Les explications détaillées des réactions de réduction et d’oxydation à la cathode et à l’anode ont été extrêmement éclairantes. Cela a approfondi ma compréhension des processus électrochimiques.

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  5. Je m'attendais à une analyse plus détaillée des implications des cathodes et des anodes dans divers systèmes électriques. L'article semble manquer de profondeur.

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  6. La discussion sur les rôles changeants de l’anode et de la cathode dans le chargement des batteries a été particulièrement stimulante. C'est un processus tellement dynamique !

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  7. Le tableau comparatif donne un aperçu clair et concis des différences entre la cathode et l'anode. Cela permet de comprendre facilement les distinctions entre les deux.

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  8. J’ai trouvé l’explication de la cathode et de l’anode assez perplexe et contradictoire. Cela m’a rendu plus difficile la compréhension des concepts.

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