Ποια είναι η Άνοδος και η Κάθοδο;

Το άνοδο και κάθοδο αυτοί είναι οι τύποι των ηλεκτροδίων που βρίσκονται στα ηλεκτροχημικά κύτταρα. Αυτές είναι συσκευές που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω χημικής αντίδρασης. Τα πιο χρησιμοποιούμενα ηλεκτροχημικά στοιχεία είναι οι μπαταρίες.

Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτροχημικών κυττάρων, τα ηλεκτρολυτικά κύτταρα και τα γαλβανικά ή βολταϊκά κύτταρα. Στα ηλεκτρολυτικά κύτταρα, η χημική αντίδραση που παράγει ενέργεια δεν συμβαίνει αυθόρμητα, αλλά το ηλεκτρικό ρεύμα μετατρέπεται σε χημική αντίδραση της οξείδωσης-μείωσης.

Το γαλβανικό στοιχείο αποτελείται από δύο ημίσεα κύτταρα. Αυτά συνδέονται με δύο στοιχεία, έναν μεταλλικό αγωγό και μια γέφυρα αλατιού.

Ο ηλεκτρικός αγωγός, όπως υποδεικνύει το όνομά του, πραγματοποιεί ηλεκτρική ενέργεια επειδή έχει πολύ μικρή αντίσταση στην κίνηση του ηλεκτρικού φορτίου. Οι καλύτεροι οδηγοί είναι συνήθως μέταλλα.

Η γέφυρα άλατος είναι ένας σωλήνας που συνδέει τα δύο μισά-κύτταρα διατηρώντας παράλληλα ηλεκτρική επαφή αυτών, και ενώ οι συνιστώσες του κάθε μισού κυττάρου κύτταρο unan.Cada γαλβανικό κύτταρο που περιέχει ένα ηλεκτρόδιο και ένα ηλεκτρολύτη.

Όταν συμβαίνει η χημική αντίδραση, ένα από τα μισά κύτταρα χάνει ηλεκτρόνια από το ηλεκτρόνιο, μέσω της διαδικασίας οξείδωσης. ενώ η άλλη κερδίζει τα ηλεκτρόνια για το ηλεκτρόδιο της, μέσω της διαδικασίας μείωσης.

 Οι διεργασίες οξείδωσης εμφανίζονται στην άνοδο και οι διεργασίες αναγωγής στην κάθοδο

Ορισμός ανόδου και καθόδου

Άνοδος

Το όνομα της ανόδου προέρχεται από την ελληνική ανά: προς τα πάνω και οδός (odós): τρόπος. Ο Faraday ήταν εκείνος που δημιούργησε αυτόν τον όρο τον 19ο αιώνα.

Ο καλύτερος ορισμός ανόδου είναι το ηλεκτρόδιο που χάνει τα ηλεκτρόνια σε μια αντίδραση οξείδωσης. Συνήθως συνδέεται με τον θετικό πόλο της διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντοτε.

Παρόλο που στις μπαταρίες η άνοδος είναι ο θετικός πόλος, στα φώτα οδήγησης είναι το αντίθετο, με την άνοδο να είναι ο αρνητικός πόλος.

Κανονικά η κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος ορίζεται ως μια αίσθηση εκτιμώντας χωρίς επιβαρύνσεις, αλλά αν ο οδηγός δεν είναι μέταλλο, τα θετικά φορτία που παράγεται μεταφέρεται στον εξωτερικό αγωγό.

Η κίνηση αυτή σημαίνει ότι έχουμε θετικά και αρνητικά φορτία κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις, γι 'αυτό λέγεται ότι η τρέχουσα κατεύθυνση είναι η πορεία των θετικών φορτίων των κατιόντων που βρέθηκαν στην άνοδο στον αρνητικό φορτίο των ανόδων που βρίσκεται στην κάθοδο.

Στα γαλβανικά κύτταρα, που έχουν μεταλλικό αγωγό, το ρεύμα που παράγεται στην αντίδραση ακολουθεί τη διαδρομή από τον θετικό πόλο προς το αρνητικό.

Αλλά σε ηλεκτρολυτικά κύτταρα, που δεν έχουν ένα μεταλλικό αγωγό, αλλά ένα ιόντα του ηλεκτρολύτη μπορεί να είναι θετικό και αρνητικό φορτίο κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Οι θερμοδοντικές ανόδους λαμβάνουν τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια που προέρχονται από την κάθοδο, θερμαίνουν την άνοδο και πρέπει να βρουν έναν τρόπο διάχυσης. Αυτή η θερμότητα παράγεται στην τάση που συμβαίνει μεταξύ των ηλεκτρονίων.

Ειδικές ανόδους

Ένας τύπος ειδικών ανόδων, όπως αυτές που βρίσκονται στο Χ-ακτίνες σε αυτούς τους σωλήνες, τα ηλεκτρόνια που παράγουν ενέργεια, και να παράγει ακτίνες Χ, παράγει μια δύναμη που θερμαίνει το ανόδου.

Αυτή η θερμότητα συμβαίνει στην διαφορετική τάση μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων και ασκεί πίεση στα ηλεκτρόνια. Όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται στο ηλεκτρικό ρεύμα, χτυπούν την άνοδο που μεταδίδει τη θερμότητά της.

Κάθοδο

Η κάθοδος είναι το ηλεκτρόδιο με αρνητικό φορτίο, το οποίο στη χημική αντίδραση υφίσταται μια αντίδραση αναγωγής, όπου η κατάσταση οξειδώσεως του μειώνεται όταν δέχεται ηλεκτρόνια.

Όπως και με την άνοδο, ήταν ο Faraday που πρότεινε τον όρο κάθοδος που έρχεται από την ελληνική κατά: 'προς τα κάτω' και ρχδός [odós]: 'camino'. Σε αυτό το ηλεκτρόδιο, το αρνητικό φορτίο αποδόθηκε σε αυτό με την πάροδο του χρόνου.

Αυτή η προσέγγιση ήταν ψευδής, αφού ανάλογα με τη συσκευή στην οποία βρίσκεται, έχει ένα φορτίο ή άλλο.

Αυτή η σχέση με τον αρνητικό πόλο, όπως και με την άνοδο, προκύπτει από την παραδοχή ότι το ρεύμα ρέει από το θετικό πόλο στον αρνητικό πόλο. Αυτό προκύπτει μέσα σε ένα γαλβανικό κελί.

Μέσα στα ηλεκτρολυτικά κύτταρα, τα μέσα μεταφοράς ενέργειας, που δεν είναι σε μέταλλο αλλά σε ηλεκτρολύτη, μπορούν να συνυπάρχουν αρνητικά και θετικά ιόντα που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αλλά με συμφωνία, λέγεται ότι το ρεύμα πηγαίνει από την άνοδο στην κάθοδο.

Ειδικές κάθοδοι

Ένας τύπος συγκεκριμένων καθόδων είναι θερμοδοντικές κάθοδοι. Σε αυτές, η κάθοδος εκπέμπει ηλεκτρόνια από την επίδραση της θερμότητας.

Στις θερμομονικές βαλβίδες, η κάθοδος μπορεί να θερμανθεί με το να κυκλοφορεί ένα ρεύμα θέρμανσης σε ένα νήμα που είναι συνδεδεμένο με αυτό.

Αντίδραση ισορροπίας

Αν πάρουμε ένα γαλβανικό στοιχείο, το οποίο είναι το πιο κοινό ηλεκτροχημικό κύτταρο, μπορούμε να διαμορφώσουμε την αντίδραση ισορροπίας που παράγεται.

Κάθε μισό κύτταρο που αποτελεί το γαλβανικό στοιχείο έχει μια χαρακτηριστική τάση γνωστή ως δυναμικό μείωσης. Μέσα σε κάθε μισό κύτταρο λαμβάνει χώρα μια αντίδραση οξείδωσης μεταξύ των διαφόρων ιόντων.

Όταν η αντίδραση φτάσει σε ισορροπία, το κύτταρο δεν μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη ένταση. Αυτή τη στιγμή, η οξείδωση που λαμβάνει χώρα στο ημικύκλιο εκείνης της στιγμής θα έχει θετική αξία όσο πιο κοντά βρίσκεστε στην ισορροπία. Το δυναμικό της αντίδρασης θα είναι μεγαλύτερο όσο επιτυγχάνεται μεγαλύτερη ισορροπία.

Όταν η άνοδο βρίσκεται σε ισορροπία, αρχίζει να χάνει ηλεκτρόνια που περνούν από τον αγωγό στην κάθοδο.

Στην κάθοδο λαμβάνει χώρα η αντίδραση μείωσης, όσο πιο μακριά είναι από την πιο πιθανή ισορροπία, η αντίδραση θα λάβει χώρα καθώς λαμβάνει χώρα και παίρνει τα ηλεκτρόνια που προέρχονται από την άνοδο.

Αναφορές

1. HUHEEY, James Ε., Et αϊ.Ανόργανη χημεία: αρχές δομής και αντιδραστικότητας. Pearson Education India, 2006.
2. SIENKO, Michell J .; ROBERT, Α.Χημεία: αρχές και ιδιότητες. Νέα Υόρκη, ΗΠΑ: McGraw-Hill, 1966.
3. BRADY, James E..Γενική χημεία: αρχές και δομή. Wiley, 1990.
4. PETRUCCI, Ralph Η., Et αϊ.Γενική χημεία. Παναμερικανικό Εκπαιδευτικό Ταμείο, 1977.
5. MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile Ν.Χημεία: αρχές και αντιδράσεις. Μάθηση των πόρων, το 2015.
6. BABOR, Joseph Α.; BABOR, JoseJoseph Α.; AZNÁREZ, José Ibarz.Σύγχρονη γενική χημεία: εισαγωγή στην φυσική χημεία και ανώτερη περιγραφική χημεία (ανόργανη, οργανική και βιοχημική). Marin, 1979.
7. CHARLOT, Gaston; TREMILLON, Bernard. BADOZ-LAMBLING, J. Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Toray-Masson, 1969.