Hva er anoden og katoden?

Anoden og katoden er typer elektroder funnet i elektrokjemiske celler. Disse er enheter som er i stand til å produsere elektrisk energi gjennom en kjemisk reaksjon. De mest brukte elektrokjemiske cellene er batterier.

Det er to typer elektrokjemiske celler, elektrolytiske celler og galvaniske eller voltaiske celler. I elektrolytiske celler skjer ikke den kjemiske reaksjonen som produserer energi spontant, men den elektriske strømmen blir omdannet til en kjemisk reaksjon av oksidasjonsreduksjon.

Den galvaniske cellen består av to halvceller. Disse er forbundet med to elementer, en metallisk leder og en saltbro.

Elektrisk leder, som navnet antyder, utfører elektrisitet fordi den har svært lite motstand mot bevegelsen av den elektriske ladningen. De beste driverne er vanligvis metaller.

Saltbroen er et rør som forbinder de to halvceller, samtidig som den elektriske kontakten holdes, og uten at komponentene i hver celle forbinder seg. Hver halvcelle i den galvaniske cellen inneholder en elektrode og en elektrolytt.

Når den kjemiske reaksjonen oppstår, mister en av halvcellene elektroner til elektroden, gjennom oksidasjonsprosessen; mens den andre mottar elektronene for sin elektrode, gjennom reduksjonsprosessen.

Oksidasjonsprosesser skjer ved anoden, og reduksjonsprosesser ved katoden

Definisjon av anode og katode

anode

Anodenes navn kommer fra den greske ανά (aná): oppover, og οδός (odós): måte. Faraday var den som laget dette begrepet i 1800-tallet.

Den beste anoddefinisjonen er elektroden som taper elektroner i en oksidasjonsreaksjon. Normalt er det knyttet til den positive polen av elektrisk strømtransitt, men dette er ikke alltid tilfelle.

Selv om batteriene i anodene er den positive polen, er det i motsatt retning anodene som er den negative polen.

Normalt er retningen til den elektriske strømmen definert og verdsatt som en følelse av de frie ladningene, men hvis lederen ikke er metallisk, overføres de positive ladningene som blir produsert til den eksterne lederen.

Denne bevegelsen innebærer at vi har positive og negative ladninger som beveger seg i motsatte retninger, så det sies at retningen av strømmen er banen for de positive ladningene av kationene som ligger i anoden mot den negative ladning av anodene som er i katoden.

I de galvaniske celler, som har en metallisk leder, følger strømmen som genereres i reaksjonen banen fra den positive pol til den negative polen.

Men i elektrolytiske celler, ved å ikke ha en metallisk leder, men en elektrolytt, kan ioner med positiv og negativ ladning bli funnet som beveger seg i motsatte retninger.

De termioniske anodene mottar de fleste elektronene som kommer fra katoden, varme anoden og må finne en måte å spre seg på. Denne varmen genereres i spenningen som oppstår mellom elektronene.

Spesielle anoder

Det finnes spesielle typer anoder, som de som finnes i røntgenstråler. I disse rørene genererer energien som produseres av elektronene, i tillegg til å produsere røntgenstråler, en stor energi som oppvarmer anoden.

Denne varmen produseres ved den forskjellige spenningen mellom de to elektrodene og utøver trykk på elektronene. Når elektronene beveger seg i den elektriske strømmen, rammer de anoden som overfører varmen.

katoden

Katoden er elektroden med negativ ladning, som i den kjemiske reaksjonen gjennomgår en reduksjonsreaksjon hvor oksydasjonstilstanden reduseres når den mottar elektroner.

Som med anoden var det Faraday som foreslo begrepet katode som kommer fra den greske κατά [catá]: 'nedover' og ὁδός [odós]: 'camino'. På denne elektroden ble den negative ladningen tilskrives den over tid.

Denne tilnærmingen var feil, siden det er en last eller en annen, avhengig av hvilken enhet den ligger i.

Dette forholdet med den negative polen, som med anoden, stammer fra antakelsen om at strømmen flyter fra den positive pol til den negative polen. Dette oppstår i en galvanisk celle.

Innenfor elektrolytiske celler kan midlene for overføring av energi, som ikke er i metall, men i en elektrolytt, sameksistere negative og positive ioner som beveger seg i motsatte retninger. Men etter avtale er det sagt at strømmen går fra anoden til katoden.

Spesielle katoder

En type spesifikke katoder er termioniske katoder. I disse utsender katoden elektroner ved hjelp av varme.

I termioniske ventiler kan katoden varme seg ved å sirkulere en varmestrøm i et filament som er koblet til det.

Balansereaksjon

Hvis vi tar en galvanisk celle, som er den vanligste elektrokjemiske cellen, kan vi formulere likevektsreaksjonen som genereres.

Hver halvcelle som utgjør galvanisk celle har en karakteristisk spenning kjent som reduksjonspotensial. Innenfor hver halvcelle skjer en oksidasjonsreaksjon mellom de forskjellige ioner.

Når denne reaksjonen når en balanse, kan cellen ikke gi mer spenning. På dette tidspunktet vil oksydasjonen som foregår i halvdelen av det øyeblikket, ha en positiv verdi jo nærmere du er i balansen. Reaksjonens potensial vil bli større, jo mer likevekt oppnås.

Når anoden er i likevekt, begynner den å miste elektroner som passerer gjennom lederen til katoden.

Ved katoden finner reduksjonsreaksjonen sted, jo lengre bort fra likevekten, jo mer potensial reaksjonen vil være når elektronene kommer fra anoden.