В чем разница между анодом и катодом?

Анод и катод — это две классификации, по которым классифицируются электроды. Существенная разница между анодом и катодом заключается в том, что на аноде происходит окисление. Напротив, на катоде происходит восстановление.

Люди в большинстве своем ошибочно считают анод только положительным, а катод только отрицательным. Но в данной статье вы узнаете, что различие между анодом и катодом не зависит только от типа полярности.

Что такое электрод?

Важный компонент электрохимической ячейки, контактирующий с электролитом, известен как электрод. Электрод действует как металлический контакт, через который ток «входит» и «выходит» из электролита (заряд / разряд аккумуляторной батареи). Более конкретно, мы можем сказать, что он рассматривается как поверхность, на которой происходит окислительно-восстановительная реакция между металлом и электролитом.

Электрод обычно представляет собой электрический проводник / полупроводник внутри электрохимической ячейки. Он определяет проводящую фазу, в которой происходит перенос носителей заряда.

Электрод, который теряет электроны, принимаемые электролитом, подвергается окислению. Однако, когда происходит обратная операция, то есть когда электрод приобретает электроны, которые высвобождаются электролитом, он восстанавливается.

Сравнительная таблица анода и катода

Сравниваемый параметрАнодКатод
Основные отличияЭлектрод, на котором происходит окислениеЭлектрод, на котором происходит восстановление
Полярность клемм в электролитической ячейкеПоложительныйОтрицательный
Полярность клемм в гальванической ячейкеОтрицательныйПоложительный
ПоведениеАнод в электролитической ячейке притягивает анионыКатод в электролитической ячейке притягивает катионы
СущностьВ электролизере это источник положительного заряда или акцептор электроновВ электролитической ячейке это источник отрицательного заряда или донор электронов

Определение анода

Анод — это тип электрода, который может иметь как положительную, так и отрицательную полярность, в зависимости от типа ячейки. Однако анод конкретно определяется как электрод, на котором происходит окисление, то есть потеря электронов.

Здесь следует отметить, что нельзя определить анод конкретно как положительный или отрицательный в целом, поскольку его полярность напрямую зависит от типа ячейки.

Определение катода

Подобно аноду, катод может удерживать как положительный, так и отрицательный заряд в зависимости от типа элемента. Что касается катода, то это электрод, на котором происходит восстановление, то есть он накапливает электроны.

Так же, как и анод, катод не может быть определен в соответствии с его положительной или отрицательной полярностью, но возникновение процессов восстановления на электроде означает, что это катод.

Ключевые различия между анодом и катодом

  • Ключевым фактором различия между анодом и катодом является то, что анод соответствует электроду, на котором происходит окисление, то есть потеря электронов. В то время как катод соответствует электроду, на котором происходит восстановление, то есть происходит накопление электронов.
  • Специфическое обозначение анода как положительного, а катода как отрицательного неверно. Это происходит потому, что полярность клемм меняется в зависимости от типа используемого элемента (электролитического или гальванического).
  • Для электролитической ячейки анод действует как положительный вывод, в то время как катод сохраняет отрицательную полярность. Таким образом, анод притягивает отрицательно заряженные частицы, а катод притягивает положительно заряженные частицы.
  • Для гальванического элемента анод сохраняет отрицательную полярность, а катод действует как положительный вывод. Следовательно, здесь анод будет притягивать положительно заряженные частицы, а катод будет притягивать отрицательно заряженные частицы.

Экспериментальный анализ

Рассмотрим схему гальванической ячейки, показанную ниже, чтобы понять, как протекает ток через электролит.

Структура гальванической ячейки

Здесь, в двух отдельных емкостях, находится раствор сульфата меди и сульфата цинка. Для поддержания электрического контакта между двумя растворами используется солевой мостик, содержащий хлорид калия. Два электрода из цинка и меди, которые будут действовать как анод и катод, соединены металлическим проводом через выключатель.

Во время разомкнутого состояния контакта из-за разомкнутой цепи никакой реакции не будет происходить ни в одной из емкостей, и, следовательно, не будет протекания тока через провод. Если контакт находится во включенном состоянии, мы получим замкнутую схему, тогда электроны из Zn-электрода мигрируют (окисляются) через солевой мостик и восстанавливаются на медном электроде (восстановление).

Движение анионов (отрицательно заряженных частиц) генерирует ток, который течет по металлической проволоке. Однако направление потока электронов будет противоположным течению тока.

Как вы заметили здесь, среди двух электродов окисление происходит на цинковом электроде, таким образом, это анод с отрицательной полярностью, а восстановление происходит на медном электроде, таким образом, это катод с положительной полярностью в гальванической ячейке.

Однако при рассмотрении электролитической ячейки полярность анодного и катодного выводов будет обратной. Давайте рассмотрим схему электролитической ячейки, показанную ниже:

Структура электролитической ячейки

Здесь взят хлорид натрия в жидком состоянии, в который погружена пара электродов. В жидком состоянии ионы Na + и Cl– разделяются и находятся в свободном состоянии. Наряду с этим два электрода соединены батареей.

Электрод, соединенный с отрицательной клеммой батареи, притягивает ионы Na +, в то время как анионы, то есть Cl–, течет к электроду, соединенному с положительной клеммой. При достижении соответствующего электрода потенциал батареи позволяет ионам Na + приобретать электроны (восстанавливать их), образуя металлический натрий.

Процесс восстановления ионов натрия

Точно так же ионы хлора (Cl–) теряют электроны (окисление) на электроде, соединенном с отрицательной клеммой, в результате чего образуется газ Cl2. Здесь положительный электрод, на котором происходит окисление, — это анод, а электрод, на котором происходит восстановление, — это катод.

Процесс окисления ионов хлора

Здесь следует отметить, что поскольку электроны движутся от катода к аноду, направление тока будет от анода к катоду.

Прохождение тока через жидкий хлорид натрия приводит к его разложению на элементы, то есть металлический натрий и газообразный хлор.

Вывод

В качестве примера мы рассмотрели два типа ячеек — гальванические и электролитические. Направление тока противоположно направлению движения отрицательно заряженной частицы. В электролитической ячейке ток течет от анода к катоду. В гальваническом элементе ток течет от катода к аноду.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *