Các anode và cathode là các loại điện cực được tìm thấy trong các tế bào điện hóa. Đây là những thiết bị có khả năng tạo ra năng lượng điện thông qua một phản ứng hóa học. Các tế bào điện hóa được sử dụng nhiều nhất là pin.
Có hai loại tế bào điện hóa, tế bào điện phân và tế bào điện hoặc tế bào điện. Trong tế bào điện phân, phản ứng hóa học tạo ra năng lượng không xảy ra một cách tự phát mà dòng điện được chuyển hóa thành phản ứng oxi hóa - khử.
Tế bào galvanic được tạo thành từ hai nửa tế bào. Chúng được nối với nhau bằng hai phần tử, một dây dẫn kim loại và một cầu muối.
Dây dẫn điện, như tên gọi của nó, dẫn điện vì nó có rất ít lực cản đối với sự chuyển động của điện tích. Các chất dẫn điện tốt nhất thường là kim loại.
Cầu muối là một ống kết nối hai nửa tế bào, đồng thời duy trì sự tiếp xúc điện của chúng và không để các thành phần của mỗi tế bào lại với nhau. Mỗi nửa tế bào của tế bào điện có chứa một điện cực và một chất điện phân.
Khi phản ứng hóa học xảy ra, một trong các nửa tế bào bị mất các electron về phía điện cực của nó, thông qua quá trình oxy hóa; trong khi chất kia giành được các electron cho điện cực của nó, thông qua quá trình khử.
Quá trình oxy hóa xảy ra ở cực dương và quá trình khử ở cực âm
Cực dương
Tên của cực dương bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp ανά (aná): hướng lên, và οδός (odós): đường đi. Faraday là người đã đặt ra thuật ngữ này vào thế kỷ 19.
Định nghĩa tốt nhất về anốt là điện cực bị mất electron trong phản ứng oxy hóa. Nó thường được liên kết với cực dương của sự chuyển tiếp của dòng điện, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng.
Mặc dù trong pin, cực dương là cực dương nhưng trong đèn LED thì ngược lại, với cực dương là cực âm.
Thông thường chiều của dòng điện được xác định, coi đó là hướng của các điện tích tự do, nhưng nếu vật dẫn không phải là kim loại thì các điện tích dương sinh ra sẽ được chuyển sang vật dẫn bên ngoài.
Sự chuyển động này ngụ ý rằng chúng ta có các điện tích âm và dương chuyển động ngược chiều nhau, vì vậy người ta nói rằng chiều của dòng điện là đường đi của các điện tích dương của các cation tìm thấy ở anot về phía điện tích âm của anot. tìm thấy trên cực âm.
Trong tế bào điện, có một vật dẫn kim loại, dòng điện tạo ra trong phản ứng đi theo đường từ cực dương sang cực âm.
Nhưng trong các tế bào điện phân, vì chúng không có chất dẫn điện bằng kim loại mà là chất điện phân nên có thể tìm thấy các ion mang điện tích âm và dương chuyển động ngược chiều nhau.
Cực dương nhiệt điện nhận hầu hết các electron đến từ cực âm, đốt nóng cực dương và phải tìm cách tiêu tán nó. Nhiệt này được tạo ra trong hiệu điện thế xảy ra giữa các electron.
Cực dương đặc biệt
Có một loại cực dương đặc biệt, chẳng hạn như loại cực dương được tìm thấy bên trong tia X. Trong các ống này, năng lượng do các electron tạo ra, ngoài việc tạo ra tia X, còn tạo ra một lượng lớn năng lượng làm nóng cực dương.
Nhiệt này được tạo ra ở hiệu điện thế khác nhau giữa hai điện cực, tạo áp lực lên các electron. Khi các electron chuyển động trong dòng điện, chúng tác động vào cực dương, truyền nhiệt cho nó.
Cực âm
Cực âm là điện cực tích điện âm, trải qua phản ứng khử trong phản ứng hóa học, ở đó trạng thái oxi hóa của nó bị giảm khi nhận electron.
Đối với cực dương, chính Faraday là người đề xuất thuật ngữ cực âm, xuất phát từ tiếng Hy Lạp κατά: 'xuống dưới', và ὁδός: 'đường'. Đối với điện cực này, điện tích âm được quy theo thời gian.
Cách tiếp cận này hóa ra là sai, vì tùy thuộc vào thiết bị mà nó có tải này hay tải khác.
Mối quan hệ này với cực âm, cũng như với cực dương, nảy sinh từ giả định rằng dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Điều này phát sinh trong một tế bào điện.
Bên trong tế bào điện phân, môi trường truyền năng lượng, không phải là kim loại mà ở trong chất điện phân, các ion âm và dương có thể cùng tồn tại và chuyển động ngược chiều nhau. Nhưng theo quy ước, dòng điện được cho là đi từ cực dương đến cực âm.
Cực âm đặc biệt
Một loại cực âm cụ thể là cực âm nhiệt. Trong đó, catốt phát ra các êlectron do tác dụng của nhiệt.
Trong van nhiệt điện, cực âm có thể tự làm nóng bằng cách luân chuyển dòng điện làm nóng trong một dây tóc gắn với nó.
Phản ứng cân bằng
Nếu chúng ta lấy một tế bào điện hóa, là tế bào điện hóa phổ biến nhất, chúng ta có thể hình thành phản ứng cân bằng được tạo ra.
Mỗi nửa tế bào tạo nên tế bào mạ có một điện thế đặc trưng được gọi là điện thế khử. Trong mỗi nửa ô, phản ứng oxy hóa xảy ra giữa các ion khác nhau.
Khi phản ứng này đạt đến trạng thái cân bằng, tế bào không thể cung cấp thêm sức căng. Tại thời điểm này, quá trình oxy hóa đang diễn ra trong nửa tế bào tại thời điểm đó sẽ có giá trị dương càng gần trạng thái cân bằng. Thế của phản ứng sẽ càng lớn khi càng đạt đến trạng thái cân bằng.
Khi anôt ở trạng thái cân bằng, nó bắt đầu mất các êlectron đi qua vật dẫn đến catôt.
Phản ứng khử đang diễn ra ở cực âm, càng đi xa khỏi trạng thái cân bằng thì khi phản ứng xảy ra càng có thế năng và lấy các êlectron đi ra từ cực dương.
Người giới thiệu
- HUHEEY, James E., et al. Hóa học vô cơ: nguyên tắc cấu tạo và phản ứng. Pearson Education Ấn Độ, 2006.
- SIENKO, Michell J .; ROBERT, A. Hóa học: nguyên tắc và tính chất. New York, Hoa Kỳ: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E. Hóa học đại cương: nguyên tắc và cấu trúc. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., và cộng sự. Hóa học nói chung . Quỹ Giáo dục Liên Mỹ, 1977.
- MASTERTON, William L .; HURLEY, Cecile N. Hóa học: nguyên tắc và phản ứng. Học tập Cengage, 2015.
- BABOR, Joseph A .; BABOR, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz. Hóa học đại cương hiện đại: Giới thiệu về Hóa học vật lý và Hóa học mô tả cao hơn (Vô cơ, Hữu cơ và Hóa sinh). Marin, năm 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Phản ứng điện hóa. Toray-Masson, 1969.