Cathode vs Anode: Sự khác biệt và so sánh

Cực âm là điện cực nơi xảy ra quá trình khử (thu electron) trong tế bào điện hóa hoặc trong quá trình điện phân. Ngược lại, cực dương là điện cực nơi xảy ra quá trình oxy hóa (mất electron). Tóm lại, cực âm thu hút các cation và trải qua quá trình khử, trong khi cực dương thu hút các anion và trải qua quá trình oxy hóa.

Các nội dung chính

1. Cực âm là điện cực nơi xảy ra quá trình khử, thu được điện tử; cực dương là điện cực nơi quá trình oxy hóa xảy ra, mất đi các electron.
2. Trong pin điện hóa, cực âm thu hút các ion tích điện dương (cation); cực dương thu hút các ion tích điện âm (anion).
3. Trong pin, cực âm là cực dương và cực dương là cực âm; trong quá trình điện phân, cực dương là cực dương và cực âm là cực âm.

cực âm vs cực dương

Cực âm là điện cực thu hút các ion hoặc cation tích điện dương và được biểu thị bằng dấu âm (-). Cực dương là điện cực thu hút các ion hoặc anion tích điện âm và được biểu thị bằng dấu dương (+), sau đó được kết nối với nguồn điện bên ngoài.

Các vị trí cực âm và cực dương không cố định trong một ô và có thể thay đổi tùy thuộc vào những gì xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào. Ví dụ, khi sạc pin sạc ắc quy.

Cực dương và cực âm trong bối cảnh pin có thể gây nhầm lẫn vì việc ghi nhãn các mặt tích cực và tiêu cực của cơn bão không khớp với điện tích tương ứng của chúng.

---

 

Bảng so sánh

Đặc tính	Âm cực	Dương cực
Chức năng	Giảm (nhận electron)	Quá trình oxy hóa (mất electron)
Charge (Tế bào điện phân)	Tiêu cực	Tích cực
Charge (Tế bào điện)	Tích cực	Tiêu cực
Ion bị hút	Cation (ion tích điện dương)	Anion (ion tích điện âm)
Ví dụ về Pin	Thiết bị đầu cuối âm	Cực dương
Ví dụ trong điện phân	Nơi kim loại được lắng đọng	Nơi kim loại bị hòa tan
thuộc về trí nhớ	“Cực âm Bắt điện tử; Dương cực Luôn luôn tặng"

---

 

Cathode là gì?

Chức năng của Cathode:

1. Phản ứng khử:

Một trong những chức năng chính của cực âm là trải qua các phản ứng khử. Trong các phản ứng này, các ion tích điện dương hoặc phân tử trung tính nhận electron ở cực âm, dẫn đến trạng thái oxy hóa của chúng giảm. Quá trình khử này rất cần thiết để cân bằng điện tích tổng thể trong tế bào điện hóa.

2. Tiếp nhận điện tử:

Là nơi khử, cực âm đóng vai trò là thiết bị đầu cuối nơi các electron chạy vào mạch ngoài. Khi một chất khử, chẳng hạn như ion kim loại hoặc các loại hóa chất có ái lực điện tử cao, tiếp xúc với cực âm, nó sẽ nhận các điện tử từ điện cực. Sự chuyển điện tử này góp phần vào dòng điện tổng thể được tạo ra bởi tế bào.

3. Dòng điện tử:

Các electron được giải phóng trong các phản ứng oxy hóa ở cực dương sẽ di chuyển qua mạch ngoài đến cực âm. Dòng điện tử này được tạo điều kiện thuận lợi bởi một dây dẫn bên ngoài, chẳng hạn như dây dẫn hoặc tải điện. Khi đến cực âm, các electron này được chuyển sang chất khử, thúc đẩy quá trình khử và hoàn thiện mạch điện hóa.

Các loại Cathode:

1. Catốt kim loại:

Trong nhiều hệ thống điện hóa, các điện cực kim loại đóng vai trò là cực âm. Những điện cực này bao gồm các vật liệu có độ dẫn điện tử cao, chẳng hạn như bạch kim, vàng hoặc đồng. Cực âm kim loại thường được sử dụng trong tế bào điện, tế bào điện phân và các quy trình công nghiệp khác nhau.

2. Cathode trơ:

Trong một số quy trình điện phân, các vật liệu trơ như than chì hoặc cacbon được sử dụng làm cực âm. Các điện cực trơ này không tham gia vào các phản ứng hóa học xảy ra ở cực âm; thay vào đó, chúng đóng vai trò là nền tảng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển điện tử và thúc đẩy các phản ứng khử.

3. Cathode bán dẫn:

Trong các ứng dụng chuyên dụng, vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như silicon hoặc gali arsenide, được sử dụng làm cực âm. Cực âm bán dẫn có tiện ích trong các thiết bị điện tử, pin mặt trời và hệ thống điện hóa dựa trên chất bán dẫn, trong đó các đặc tính điện tử độc đáo của chúng cho phép kiểm soát chính xác các quá trình khử.

 

Anode là gì?

Định nghĩa và chức năng

Cực âm là thành phần thiết yếu của các hệ thống điện hóa khác nhau, bao gồm pin, tế bào điện phân và ống chân không. Nó đóng vai trò là điện cực nơi xảy ra phản ứng khử trong các quá trình này.

Quá trình điện hóa

Trong các tế bào điện hóa, cực âm thu hút các ion tích điện dương (cation) từ dung dịch điện phân. Các cation này trải qua các phản ứng khử ở cực âm, thu thêm electron để tạo thành các nguyên tử hoặc phân tử trung tính. Quá trình khử này có vai trò then chốt trong việc tạo ra năng lượng điện trong pin hoặc tạo điều kiện cho quá trình biến đổi hóa học trong tế bào điện phân.

Ví dụ: Hoạt động của pin

Trong pin sạc, chẳng hạn như pin lithium-ion, trong quá trình phóng điện, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm thông qua chất điện phân. Ở cực âm, các ion này nhận electron và tạo thành các nguyên tử lithium, sau đó tương tác với vật liệu điện cực, giải phóng năng lượng và cho phép pin cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài.

Vai trò trong điện phân

Trong các tế bào điện phân, nơi năng lượng điện được sử dụng để điều khiển các phản ứng hóa học không tự phát, cực âm vẫn đóng vai trò là nơi khử. Ở đây, cực âm cung cấp electron cho các ion trong chất điện phân, khiến chúng trải qua các phản ứng khử và lắng đọng dưới dạng trung tính trên bề mặt cực âm.

Ví dụ: Mạ điện

Trong quá trình mạ điện, cực âm thu hút các ion kim loại từ dung dịch điện phân. Các ion này nhận electron ở cực âm, tạo thành lớp phủ kim loại trên bề mặt vật được mạ. Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp để phủ các vật thể bằng kim loại như vàng, bạc hoặc crom.

---

Sự khác biệt chính giữa Cathode và Anode

1. Charge:
   • Cathode: Thu hút các ion tích điện dương (cation).
   • Anode: Thu hút các ion tích điện âm (anion).
2. Phản ứng:
   • Cathode: Nơi xảy ra phản ứng khử (thu electron).
   • Cực dương: Nơi xảy ra phản ứng oxy hóa (mất electron).
3. tế bào điện phân:
   • Cathode: Nơi xảy ra sự khử.
   • Anode: Nơi xảy ra quá trình oxy hóa.
4. Hoạt động của pin:
   • Cathode: Điện cực nơi các ion bị khử trong quá trình phóng điện.
   • Anode: Điện cực nơi các ion bị oxy hóa trong quá trình phóng điện.
5. Mạ điện:
   • Cathode: Hút các ion kim loại khỏi dung dịch và tạo thành lớp phủ kim loại.
   • Cực dương: Hòa tan và giải phóng các ion kim loại vào dung dịch.

dự án

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