Катод проти анода: різниця та порівняння

Катод — це електрод, де відбувається відновлення (приєднання електронів) в електрохімічній комірці або під час електролізу. Навпаки, анод є електродом, де відбувається окислення (втрата електронів). Таким чином, катод притягує катіони та зазнає відновлення, тоді як анод притягує аніони та зазнає окислення.

Ключові винесення

1. Катоди - це електроди, де відбувається відновлення, отримання електронів; аноди - це електроди, де відбувається окислення, втрачаючи електрони.
2. В електрохімічних елементах катоди притягують позитивно заряджені іони (катіони); аноди притягують негативно заряджені іони (аніони).
3. В акумуляторах катодом є позитивний полюс, а анодом — негативний; при електролізі анод позитивний, а катод негативний.

Катод проти анода

Катод — це електрод, який притягує позитивно заряджені іони або катіони і позначається негативним знаком (-). Анод — це електрод, який притягує негативно заряджені іони або аніони та позначається позитивним знаком (+), який потім підключається до зовнішнього джерела живлення.

Розташування катода та анода не є фіксованим усередині комірки й може змінюватися залежно від того, що відбувається в будь-який момент часу. Наприклад, при підзарядці акумулятора акумулятор.

Аноди та катоди в контексті батареї можуть викликати плутанину, оскільки маркування позитивних і негативних сторін шторму не відповідає їх відповідним зарядам.

---

 

Таблиця порівняння

особливість	катодний	Анод
функція	Скорочення (отримує електрони)	Окислення (втрачає електрони)
Заряд (Електролітична комірка)	Негативний	Позитивний
Заряд (Гальванічний елемент)	Позитивний	Негативний
Притягуються іони	Катіони (позитивно заряджені іони)	аніони (негативно заряджені іони)
Приклад в Батареї	Негативний термінал	Позитивний термінал
Приклад в електролізі	Де відкладається метал	Де розчиняється метал
Мнемоніка	«Катод Ловить електрони; Анод Always пожертвує"

---

 

Що таке катод?

Функції катода:

1. Реакція відновлення:

Однією з основних функцій катода є проходження реакцій відновлення. Під час цих реакцій позитивно заряджені іони або нейтральні молекули отримують електрони на катоді, що призводить до зниження їх ступеня окислення. Цей процес відновлення необхідний для збалансування загального заряду в електрохімічній комірці.

2. Прийом електронів:

Як місце відновлення, катод діє як термінал, де електрони надходять у зовнішній контур. Коли відновник, такий як іон металу або хімічна речовина з високою спорідненістю до електронів, контактує з катодом, він приймає електрони від електрода. Ця передача електронів сприяє загальному електричному струму, що генерується клітиною.

3. Потік електронів:

Електрони, що вивільняються під час реакцій окислення на аноді, рухаються по зовнішньому контуру до катода. Цьому потоку електронів сприяє зовнішній провідник, наприклад дріт або електричне навантаження. Досягнувши катода, ці електрони переходять до відновника, сприяючи відновленню та замикаючи електрохімічний ланцюг.

Типи катодів:

1. Металеві катоди:

У багатьох електрохімічних системах катодами служать металеві електроди. Ці електроди складаються з матеріалів з високою електронною провідністю, таких як платина, золото або мідь. Металеві катоди зазвичай використовуються в гальванічних елементах, електролітичних елементах і в різних промислових процесах.

2. Інертні катоди:

У деяких електролітичних процесах інертні матеріали, такі як графіт або вуглець, використовуються як катоди. Ці інертні електроди не беруть участі в хімічних реакціях, що відбуваються на катоді; натомість вони служать платформами для полегшення перенесення електронів і стимулювання реакцій відновлення.

3. Напівпровідникові катоди:

У спеціалізованих застосуваннях як катоди використовуються напівпровідникові матеріали, такі як кремній або арсенід галію. Напівпровідникові катоди знаходять застосування в електронних пристроях, сонячних елементах і електрохімічних системах на основі напівпровідників, де їхні унікальні електронні властивості дозволяють точно контролювати процеси відновлення.

 

Що таке анод?

Визначення та функція

Катод є важливим компонентом різних електрохімічних систем, включаючи батареї, електролітичні елементи та вакуумні лампи. Він служить електродом, де під час цих процесів відбуваються реакції відновлення.

Електрохімічні процеси

В електрохімічних елементах катод притягує позитивно заряджені іони (катіони) з розчину електроліту. Ці катіони піддаються реакціям відновлення на катоді, отримуючи електрони для утворення нейтральних атомів або молекул. Цей процес відновлення є ключовим для генерації електричної енергії в батареях або полегшення хімічних перетворень в електролітичних елементах.

Приклад: робота від акумулятора

В акумуляторній батареї, такій як літій-іонна батарея, під час процесу розряду іони літію рухаються від анода до катода через електроліт. На катоді ці іони приймають електрони та утворюють атоми літію, які потім взаємодіють з матеріалом електрода, вивільняючи енергію та дозволяючи акумулятору живити зовнішні пристрої.

Роль в електролізі

В електролітичних елементах, де електрична енергія використовується для приводу неспонтанних хімічних реакцій, катод все ще служить місцем відновлення. Тут катод постачає електрони до іонів в електроліті, змушуючи їх піддаватися реакціям відновлення та осідати як нейтральні види на поверхні катода.

Приклад: гальванічне покриття

Під час гальванопластики катод притягує іони металу з розчину електроліту. Ці іони отримують електрони на катоді, утворюючи металеве покриття на поверхні об’єкта, що покривається. Цей процес широко використовується в промисловості для покриття предметів такими металами, як золото, срібло або хром.

---

Основні відмінності між катодом і анодом

1. Заряд:
   • Катод: притягує позитивно заряджені іони (катіони).
   • Анод: притягує негативно заряджені іони (аніони).
2. Реакція:
   • Катод: місце реакції відновлення (приєднання електронів).
   • Анод: Місце реакції окислення (втрата електронів).
3. Електролітичні елементи:
   • Катод: де відбувається відновлення.
   • Анод: де відбувається окислення.
4. Робота акумулятора:
   • Катод: Електрод, де іони відновлюються під час розряду.
   • Анод: Електрод, де іони окислюються під час розряду.
5. Гальваніка:
   • Катод: притягує іони металу з розчину та утворює металеве покриття.
   • Анод: розчиняє і вивільняє іони металу в розчин.

посилання

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

Останнє оновлення: 05 березня 2024 р