Det anoden och katoden är de typer av elektroder som finns i elektrokemiska celler. Dessa är enheter som kan producera elektrisk energi genom en kemisk reaktion. De mest använda elektrokemiska cellerna är batterier.
Det finns två typer av elektrokemiska celler, elektrolytiska celler och galvaniska eller voltaiska celler. I elektrolytiska celler sker den kemiska reaktionen som producerar energi inte spontant utan den elektriska strömmen omvandlas till en kemisk oxidationsreduktionsreaktion.
Den galvaniska cellen består av två halva celler. Dessa är förbundna med två element, en metallisk ledare och en saltbro.
Den elektriska ledaren, som namnet antyder, leder elektricitet eftersom den har väldigt lite motstånd mot rörelsen av elektrisk laddning. De bästa ledarna är vanligtvis metall.
Saltbron är ett rör som förbinder de två halvcellerna, medan de bibehåller sin elektriska kontakt, och utan att låta komponenterna i varje cell samlas. Varje halvcell i den galvaniska cellen innehåller en elektrod och en elektrolyt.
När den kemiska reaktionen äger rum, förlorar en av halvcellerna elektroner mot dess elektrod genom oxidationsprocessen; medan den andra får elektron för sin elektrod genom reduktionsprocessen.
Oxidationsprocesser sker vid anoden och reduktionsprocesser vid katoden
Anod
Namnet på anoden kommer från det grekiska ανά (aná): uppåt, och οδός (odós): sätt. Faraday var den som myntade denna term på 1800-talet.
Den bästa definitionen av anod är elektroden som förlorar elektroner i en oxidationsreaktion. Det är normalt kopplat till den positiva polen för överföring av elektrisk ström, men detta är inte alltid fallet.
Även om anoden är den positiva polen i batterier är det i LED-lampor det motsatta, med anoden den negativa polen.
Normalt definieras den elektriska strömriktningen och uppskattar den som en riktning på fria laddningar, men om ledaren inte är metallisk överförs de positiva laddningarna som alstras till den externa ledaren.
Denna rörelse innebär att vi har positiva och negativa laddningar som rör sig i motsatta riktningar, så det sägs att strömriktningen är banan för de positiva laddningarna för katjonerna som är i anoden mot den negativa laddningen av anoderna finns på katoden.
I galvaniska celler, som har en metallisk ledare, följer strömmen som alstras i reaktionen vägen från den positiva till den negativa polen.
Men i elektrolytiska celler, eftersom de inte har en metallisk ledare utan snarare en elektrolyt, kan joner med en positiv och negativ laddning hittas som rör sig i motsatta riktningar.
Termioniska anoder tar emot de flesta elektroner som kommer från katoden, värmer anoden och måste hitta ett sätt att sprida den. Denna värme genereras i spänningen som inträffar mellan elektronerna.
Specialanoder
Det finns en speciell typ av anod, till exempel de som finns i röntgenstrålarna. I dessa rör genererar energin som produceras av elektronerna, förutom att producera röntgenstrålarna, en hel del energi som värmer upp anoden.
Denna värme produceras vid olika spänningar mellan de två elektroderna, som utövar tryck på elektronerna. När elektroner rör sig i den elektriska strömmen påverkar de mot anoden och överför deras värme till den.
Katod
Katoden är elektroden med en negativ laddning, som i den kemiska reaktionen genomgår en reduktionsreaktion, där dess oxidationstillstånd reduceras när den tar emot elektroner.
Liksom med anoden var det Faraday som föreslog termen katod, som kommer från det grekiska κατά: 'nedåt', och ὁδός: 'vägen'. Till denna elektrod tillskrivs den negativa laddningen över tid.
Denna metod visade sig vara falsk, eftersom beroende på vilken enhet den är i har den en eller annan last.
Detta förhållande till den negativa polen, liksom med anoden, uppstår från antagandet att ström flyter från den positiva polen till den negativa polen. Detta uppstår i en galvanisk cell.
Inuti elektrolytiska celler, energiöverföringsmediet, inte i en metall utan i en elektrolyt, kan negativa och positiva joner samexistera som rör sig i motsatta riktningar. Men enligt konventionen sägs strömmen gå från anoden till katoden.
Speciella katoder
En typ av specifika katoder är termioniska katoder. I dessa avger katoden elektroner på grund av värmeeffekten.
I termiska ventiler kan katoden värma sig själv genom att cirkulera en värmeström i ett filament fäst vid det.
Jämviktsreaktion
Om vi tar en galvanisk cell, som är den vanligaste elektrokemiska cellen, kan vi formulera jämviktsreaktionen som genereras.
Varje halvcell som utgör den galvaniska cellen har en karakteristisk spänning känd som reduktionspotential. Inom varje halvcell inträffar en oxidationsreaktion mellan de olika jonerna.
När denna reaktion når jämvikt kan cellen inte ge mer spänning. För närvarande kommer oxidationen som äger rum i halvcellen i det ögonblicket att ha ett positivt värde ju närmare det är jämvikt. Reaktionens potential blir större ju mer jämvikt uppnås.
När anoden är i jämvikt börjar den att förlora elektroner som passerar genom ledaren till katoden.
Reduktionsreaktionen äger rum vid katoden, ju längre det är från jämvikt, desto större potential har reaktionen när den inträffar och tar elektronema som kommer från anoden.
referenser
- HUHEEY, James E., et al. Oorganisk kemi: principer för struktur och reaktivitet. Pearson Education India, 2006.
- SIENKO, Michell J .; ROBERT, A. Kemi: principer och egenskaper. New York, USA: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E. Allmän kemi: principer och struktur. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., et al. Allmän kemi . Interamerikansk utbildningsfond, 1977.
- MASTERTON, William L .; HURLEY, Cecile N. Kemi: principer och reaktioner. Cengage Learning, 2015.
- BABOR, Joseph A .; BABOR, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz. Modern allmän kemi: En introduktion till fysisk kemi och högre beskrivande kemi (oorganisk, organisk och biokemi). Marin ,, 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrokemiska reaktioner. Toray-Masson, 1969.