カソードとアノード: 違いと比較

カソードは、電気化学セル内または電気分解中に還元 (電子の獲得) が起こる電極です。逆に、アノードは酸化 (電子の損失) が起こる電極です。要約すると、カソードはカチオンを引き付けて還元を受け、アノードはアニオンを引き付けて酸化を受けます。

主要な取り組み

1. カソードは、還元が発生して電子を獲得する電極です。 アノードは、酸化が起こり、電子を失う電極です。
2. 電気化学セルでは、カソードは正に帯電したイオン (陽イオン) を引き付けます。 アノードは、負に帯電したイオン (陰イオン) を引き付けます。
3. バッテリーでは、カソードがプラス端子で、アノードがマイナス端子です。 電気分解では、陽極がプラス、陰極がマイナスです。

カソード対アノード

陰極は、正に帯電したイオンまたは陽イオンを引き付ける電極であり、負の記号 (-) で表されます。 アノードは、負に帯電したイオンまたは陰イオンを引き付ける電極であり、正符号 (+) で表され、外部電源に接続されます。

カソードとアノードの位置はセル内で固定されておらず、その時々の状況に応じて変化する可能性があります。 例えば、充電池を充電するとき バッテリー.

バッテリーの文脈におけるアノードとカソードは、嵐のプラス側とマイナス側のラベルがそれぞれの電荷と一致しないため、混乱を招く可能性があります。

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比較表

特徴	陽極	アノード
演算	削減 （電子を獲得します）	酸化 （電子を失います）
料金 (電解セル)	負	ポジティブ
料金 (ガルバニ電池)	ポジティブ	負
引き寄せられたイオン	カチオン (プラスに荷電したイオン)	陰イオン (マイナスに荷電したイオン)
バッテリーの例	マイナス端子	プラス端子
電気分解の例	金属が堆積しているところ	金属が溶けているところ
ニモニック	"陰極 キャッチ 電子。 アノード 常に 寄付する「

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カソードとは何ですか？

陰極の機能:

1. 還元反応:

カソードの主な機能の 1 つは、還元反応を受けることです。これらの反応中、正に帯電したイオンまたは中性分子はカソードで電子を獲得し、その結果酸化状態が低下します。この還元プロセスは、電気化学セル内の全体的な電荷のバランスをとるために不可欠です。

2. 電子受信:

還元部位として、カソードは電子が外部回路に流入する端子として機能します。金属イオンや電子親和力の高い化学種などの還元剤がカソードに接触すると、電極から電子を受け取ります。この電子の移動は、セルによって生成される全体の電流に寄与します。

3. 電子の流れ:

アノードでの酸化反応中に放出された電子は、外部回路を通ってカソードに移動します。この電子の流れは、ワイヤや電気負荷などの外部導体によって促進されます。カソードに到達すると、これらの電子は還元剤に移動し、還元が促進されて電気化学回路が完成します。

カソードの種類:

1. 金属カソード:

多くの電気化学システムでは、金属電極が陰極として機能します。これらの電極は、白金、金、銅などの電子伝導性の高い材料で構成されています。金属陰極は、ガルバニ電池、電解槽、およびさまざまな工業プロセスで一般的に使用されます。

2. 不活性カソード:

特定の電解プロセスでは、グラファイトやカーボンなどの不活性材料が陰極として利用されます。これらの不活性電極は、カソードで起こる化学反応には関与しません。代わりに、電子伝達を促進し、還元反応を促進するためのプラットフォームとして機能します。

3. 半導体カソード:

特殊な用途では、シリコンやガリウムヒ素などの半導体材料が陰極として使用されます。半導体カソードは、電子デバイス、太陽電池、半導体ベースの電気化学システムで利用されており、その独特の電子特性により還元プロセスの正確な制御が可能になります。

 

アノードとは？

定義と機能

カソードは、バッテリー、電解セル、真空管などのさまざまな電気化学システムの重要なコンポーネントです。これらのプロセス中に還元反応が起こる電極として機能します。

電気化学プロセス

電気化学セルでは、カソードは電解質溶液から正に帯電したイオン (カチオン) を引き付けます。これらのカチオンはカソードで還元反応を起こし、電子を獲得して中性の原子または分子を形成します。この還元プロセスは、バッテリーで電気エネルギーを生成したり、電解槽での化学変化を促進したりするために極めて重要です。

例: バッテリ動作

リチウムイオン電池などの充電式電池では、放電プロセス中にリチウムイオンが電解質を通ってアノードからカソードに移動します。カソードでは、これらのイオンが電子を受け取ってリチウム原子を形成し、その後電極材料と相互作用してエネルギーを放出し、バッテリーが外部デバイスに電力を供給できるようにします。

電気分解における役割

電気エネルギーを使用して非自発的な化学反応を引き起こす電解槽では、陰極が依然として還元部位として機能します。ここで、カソードは電解質内のイオンに電子を供給し、イオンに還元反応を引き起こし、カソード表面に中性種として堆積させます。

例: 電気めっき

電気メッキ中、陰極は電解質溶液から金属イオンを引き付けます。これらのイオンは陰極で電子を獲得し、めっきされる対象物の表面に金属コーティングを形成します。このプロセスは、物体を金、銀、クロムなどの金属でコーティングするために業界で広く使用されています。

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カソードとアノードの主な違い

1. 料金:
   • カソード: 正に荷電したイオン (カチオン) を引き付けます。
   • アノード: マイナスに帯電したイオン (アニオン) を引き付けます。
2. 反応:
   • カソード: 還元反応 (電子の獲得) の場。
   • アノード: 酸化反応 (電子の損失) の場所。
3. 電解槽:
   • カソード: 還元が起こる場所。
   • アノード：酸化が起こる場所。
4. バッテリ動作:
   • カソード: 放電中にイオンが減少する電極。
   • アノード: 放電中にイオンが酸化される電極。
5. 電気めっき:
   • カソード: 溶液から金属イオンを引き付け、金属コーティングを形成します。
   • アノード: 金属イオンを溶液に溶解して放出します。

参考文献

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

最終更新日 : 05 年 2024 月 XNUMX 日