Forskjellen mellom anode og katode

Hovedforskjell - Anode vs Katode

Vilkårene katoden og anode brukes til å referere til terminaler av en polarisert elektrisk enhet. De hovedforskjell mellom anode og katode er det generelt, anode er terminalen der den (konvensjonelle) strømmen strømmer inn i en enhet fra utsiden, mens katoden er terminalen hvor (konvensjonell) strøm strømmer ut av enheten. Bruken følges imidlertid ikke i noen tilfeller, fordi når en enhet er i stand til å gjennomgå en reversibel prosess, kan den samme terminalen som ble kalt "anoden" nå kalles "katoden". Det kan utvilsomt føre til forvirring, og det er tilrådelig å tilpasse seg den generelle bruken i det spesifikke feltet. I denne artikkelen vil vi se på flere scenarier der disse begrepene brukes, og undersøke bruken av dem i forhold til prosessene som forekommer i disse enhetene.

Hva er en anode

Anode er terminalen der den (konvensjonelle) strømmen strømmer inn i en enhet fra utsiden. Dette betyr at elektroner flyte ut av enheten ved anoden.

Hva er en katode

Katoden er terminalen der den (konvensjonelle) strømmen flyter ut av en enhet. Dette betyr at elektroner strømme inn i denne terminalen fra utsiden.

Galvaniske / Voltaic-celler

Oppsettet av en galvanisk celle er vist nedenfor:

En galvanisk celle

I en galvanisk celle har en av elektrodene et høyere reduksjonspotensial enn det andre. Elektroden med høyere reduksjonspotensiale har sterkere evne til å få elektroner, så elektroner strømmer inn i den fra den andre elektroden. I cellen som er tegnet ovenfor, har kobber et høyere reduksjonspotensial enn sink, så det trekker elektroner fra sinkelektroden. Dette følger to reaksjoner. Ved sinkelektroden dissosieres sinken til Zn²⁺ ioner og elektroner. Med andre ord blir sink oksidert (det mister elektroner).

Elektronene tapt av sink strømmer over ledningene på kobberelektroden. Her kombinerer de innkommende elektronene med Cu²⁺ ioner og danner kobberatomer. Kobber blir redusert (det får elektroner):

Her strømmer elektroner "ut av enheten" fra sinkterminalen, så den konvensjonelle strømmen flyter inn i enheten her. Dette gjør zinkterminalen til anoden. Konvensjonell strøm strømmer ut av enheten ved kobberterminalen, slik at kobber blir katoden. Når en enhet virker ved hjelp av redoksreaksjoner, er terminalen hvor oksidasjon skjer, anoden, og elektroden der reduksjon skjer, er katoden. Dette stemmer overens med beskrivelsen ovenfor: sink (anoden) blir oksidert og kobber (katoden) blir redusert.

Elektrolytiske celler

I elektrolytiske celler brukes en strømforsyning til å skape strøm i en væske som inneholder ioner. For eksempel vil vi se på hva som skjer når to elektroder settes inn i en prøve av smeltet natriumklorid (NaCl, eller vanlig salt).

Elektrolyse av smeltet natriumklorid

Elektroden koblet til den positive klemmen på batteriet tiltrekker seg anioner. Her avgir disse ionene sine elektroner, danner klorgass.

Ved elektroden koblet til den negative terminalen får de positive natriumioner elektroner som danner natriumatomer:

Her er terminalen som trekker strøm inn i enheten, elektroden koblet til batteriets positive terminal. Derfor er dette anoden. ioner mister sine elektroner her, så dette er i tråd med ideen om at oksidasjon skjer ved anoden. Natrium danner ved den andre elektroden hvor  ioner er redusert. Nåværende strømmer ute av enheten fra denne terminalen. Derfor danner denne terminalen katoden.

Ovennevnte to eksempler bør klargjøre at vilkårene anode og katoden Ikke referer til et bestemt potensial, men heller hvordan strømmen flyter i oppsettet. For eksempel er den "positive" elektroden i den galvaniske cellen sin "katode", men den "positive" elektroden i tilfelle av elektrolyse er det "anode".

Forskjellen mellom anode og katode

Navnet "anode" og "katode" kan gis til en terminal, avhengig av om strøm strømmer inn i den terminalen fra utsiden, eller om strømmen flyter ut av terminalen til utsiden. Men fordi strømmen flyter i forskjellige situasjoner kan være radikalt forskjellig, kan oversette bruken av disse betingelsene fra en situasjon til en annen være forvirrende. Derfor kan det være nødvendig å først undersøke situasjonen for å kunne bruke terminologien på riktig måte. Hvis det er mulig, bør alternative, mindre tvetydige betingelser brukes (avhengig av situasjonen). Vi har diskutert to spesielle eksempler fra elektrokjemi, men uttrykkene "anode" og "katode" brukes også på mange andre felt. Noen få eksempler er nevnt i oppsummeringsdelen nedenfor.

Gjeldende strømningsretning:

Vanligvis strømmer strømmen inn i anode fra utsiden. 

Cathode gir strøm ut av enheten. Dette betyr at utenfor enheten, elektroner strømme fra anode til katode.

Redoksreaksjon:

I enheter som er avhengige av redoksreaksjoner, finner oksidasjon sted på anoder.

Mens reduksjon finner sted på katoder.

I galvaniske celler og elektrolytiske celler:

I galvaniske celler og elektrolytiske celler, katoden tiltrekker kationer og oksiderer dem.

De anode tiltrekker anioner og reduserer dem.

I elektrolyse:

De anode danner positiv terminal i elektrolyse

Mens katoden danner negativ terminal i Galvanic-cellen.

I elektronkanoner og røntgenrør:

I elektronpistoler og røntgenrør danner delen som sender ut elektroner inn i enheten katoden.

Inne i enheten, den anode samler elektronene. 

Når normale dioder er koblet i forspenning, vil anode er p-side, hvilken side er koblet til den positive siden av batteriet (den trekker nåværende fra cellen). På samme måte, katoden danner n-side.

Selv om navnene på terminaler skal reverseres når strømmen flyter i motsatt forspenning i en Zener diode, vil p-side er fortsatt referert til som "anode"Selv om det teknisk sett er det gir nåværende til utsiden. Dette er et bemerkelsesverdig unntak, og fremhever hvorfor begrepet "anode" og "katode" bør unngås når det er mulig (i dette tilfellet er det bedre å referere til sidene som p-side og n-side).

En annen forvirringskilde oppstår når batteriprodusenter merker den negative terminalen på a oppladbart batteri som "anode“. Når batteriet tømmes, fungerer terminologien. Men når batteriet lades, bør også terminologien reverseres.

referanser:

Denker, J. (2004). Hvordan definere anode og katode. Hentet 1. oktober 2015, fra Velkommen til Av8n.com

Bilde Courtesy:

"Galvanic cell diagram" av Ohio standard (Overført fra en.wikipedia; overført til Commons av bruker: Burpelson AFB bruker CommonsHelper) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons