Основні поняття: Анод та Катод в Електрохімії
Терміни “анод” і “катод” є фундаментальними в електрохімії та електронних схемах. Ці два різновиди електродів виконують ключову роль у різноманітних системах, починаючи від простих акумуляторів і закінчуючи передовими технологіями.
Розгляньмо їхні відмінності, особливості позитивного та негативного маркування, а також способи легкого визначення їх полярності.
Що ж таке Електрод?
Перш ніж заглиблюватися в специфіку катода та анода, важливо зрозуміти загальне поняття електрода. У найпростішому визначенні, електрод – це матеріал, що проводить електрику і дозволяє електричному струму проникати або виходити з неметалевого середовища, наприклад, електролітичної комірки.
Іншими словами, електрод виступає провідником для встановлення електричного контакту з неметалевим компонентом схеми.
Визначення Анода
Полярність електрода, а саме анода чи катода, визначається типом електричної схеми. Анод – це електрод, на якому відбувається процес окислення, що супроводжується втратою електронів. У гальванічному елементі (який трансформує хімічну енергію в електричну, як при розряді акумулятора) анод функціонує як негативний електрод. Це обумовлено тим, що під час окислення електрони залишаються на електроді та рухаються через зовнішній ланцюг.
Однак, в процесі електролізу, коли електричний струм ініціює потік електронів у зворотному напрямку, анод набуває позитивного заряду.
Визначення Катода
Автор зображення: Raspberry Pi
Катод – це місце, де відбувається процес відновлення, тобто приєднання електронів. У гальванічному елементі катод відіграє роль позитивного електрода, оскільки іони відновлюються, отримуючи електрони від електрода.
На противагу цьому, при електролізі катод є негативним полюсом, який притягує позитивно заряджені іони з розчину.
Порівняння Анода та Катода: Полярність
Свого часу вважалося, що електричний струм рухається від позитивного полюса до негативного, що суперечить сучасному розумінню. Це помилкове уявлення призвело до асоціації анода з негативністю, а катода з позитивністю.
Однак, чітке розуміння процесів окислення та відновлення на кожному з електродів допомагає визначити, який з них анод, а який катод, враховуючи специфіку електричного ланцюга.
Роль Електроліту в Акумуляторі
Автор зображення: Tinux/gringer/Wikimedia Commons
В акумуляторах електроліт – це середовище, що забезпечує переміщення іонів між анодом і катодом, підтримуючи їхню електричну нейтральність. Цей іонний рух необхідний для хімічних реакцій, що відбуваються під час заряджання та розряджання. Для детальнішого ознайомлення з цією темою, рекомендуємо статтю про принцип роботи літій-іонних акумуляторів в електромобілях.
Визначення Позитивного Електрода
Для розуміння полярності електродів у комірці або ланцюзі необхідно враховувати дві реакції, що відбуваються на їхніх поверхнях. У гальванічному елементі анод зазнає окислення і виступає як негативний електрод, тоді як при електролізі він стає позитивним. Натомість катод забезпечує відновлення і є позитивним електродом у гальванічній комірці, але функціонує як негативний термінал при електролізі.