В химии анод и катод: Объясните мне кто-нибудь, пожалуйста, КАТОДЫ и АНОДЫ в химии!!!!! Мне экзамен сдавать, а я их

Определение анода и катода — Справочник химика 21

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНОДА И КАТОДА [c.22]

Дайте определения понятиям катод , анод , катодный процесс , анодный процесс . [c.105]

Другой метод определения рассеивающей способности на плоских, параллельно расположенных к аноду катодах был предложен Фильдом. В отличие от предыдущего в данном случае катоды устанавливаются по одну сторону от анода и отделяются друг от друга токонепроводящей перегородкой (рис, XI-10). [c.363]

Необходимо рассматривать не только реакцию между окружающей средой и металлическим покрытием, но и реакцию, которая происходит, когда воздействию окружающей среды подвергается гальваническая пара. При этом из-за пористости, дефектов покрытия, механического повреждения или в результате коррозии покрытия не обеспечивается защита основного металла. Если при воздействии определенной среды покрытие служит катодом по отношению к основному металлу, то образуются малый анод и большой катод, что приводит к интенсивной коррозии, сосредоточенной на малой площади. При дальнейшей коррозии соотношение площадей анод —катод существенным образом не изменяется, поскольку покрытие не корродирует [c.50]

В рассматриваемой нами системе источник постоянного тока—анод— катод изменение общего тока / обязательно приведет к соответствующим изменениям токов /с и /ф, а также и зарядов с и ф. Увеличение и уменьщение напряжения между электродами изменяют концентрацию частиц при электродном слое. Поскольку процесс изменения концентрации раствора является нестационарным, следовательно, и при каком-то определенном напряжении источника составляющие /с и /ф общий ток / могут изменяться. [c.64]

Термоэмиссионные константы А и методом прямых Ричардсона в экспериментальном диоде с тройным анодом. Катод был прямонакальным на танталовом керне. Измерялась только эмиссия с центральной, равномерно нагретой части катода, чем исключалось влияние охлажденных концов. По полученным данным строились кривые Шоттки, а затем прямые Ричардсона для определения работы выхода.

[c.110]

IV. Дайте определения анода и катода (с. 8, рис. 6) [c.131]

Интенсивность / возникающего рентгеновского излучения зависит от напряжения анод — катод Уа и прямо пропорциональна анодному току /а и обычно задается на определенном расстоянии от трубки. [c.289]

Лампа с полым катодом (рис. 11.25) представляет собой стеклянный или кварцевый баллон, заполненный инертным газом под низким давлением, внутри которого находятся два электрода — катод и анод. Катод имеет форму чаши и изготавливается из чистого металла. При подаче напряжения на электроды возникает тлеющий разряд с образованием положительных ионов газа-наполнителя. Последние бомбардируют катод, выбивая атомы металла в газовую фазу. Там эти атомы возбуждаются и испускают излучение, характерное для свободных атомов соответствующего элемента. Таким образом, спектр излучения лампы с полым катодом — это атомный спектр материала катода (плюс линии, испускаемые возбужденными ионами газа-наполнителя). Из него с помощью обычного дифракционного монохроматора можно выделить одну (обычно наиболее интенсивную) линию и использовать ее для атомно-абсорбционного определения соответствующего элемента.

[c.244]

Суммарные реакции на аноде, катоде и для всего элемента в целом приведены на рис. 32.20. В каждом элементе протекает полуреакция окисления и полуреакция восстановления. Полуреакция окисления всегда происходит на электроде, называемом анодом, а полуреакция восстановления — на катоде. Фактически это основные определения анода и катода в электрохимии. [c.86]

Определение бора в карбиде кремния. 80 мг смеси помещают в кратер графитового электрода. Электрод со смесью помещают в камеру (рис. 9) и подключают анодом. Катодом служит электрод, заточенный на конус. Межэлектродный промежуток — 3 лгм. Пробы отжигают при

[c.226]

Определение Mg, Си, Ре, А1, Т1 в карбиде кремни.ч. 80 мг смеси помещают в кратер графитового электрода. Смесь уплотняют палочкой из органического стекла. Электрод со смесью служит анодом. Катодом является электрод, заточенный на конус. Между электродами зажигают дугу силой тока 10 а. Межэлектродный промежуток — 3 мм. Спектры образцов фотографируют не менее 4 раз при ширине щели спектрографа 0,015 мм. Время экспозиции— 1 мин. [c.226]

Катод лампы нагревается электрическим током от специальной батареи. При достижении определенной температуры катод испускает электроны, имеющие самые разнообразные скорости. Электроны создают у катода так называемое электронное облако , образующее пространственный заряд, который своим отрицательным полем уменьшает дальнейшую эмиссию электронов. Если присоединить батарею положительным полюсом к аноду, а отрицательным—к катоду, то электроны полетят на анод, в цепи возникнет электронный ток. С увеличением напряжения на аноде все большее количество электронов будет достигать анода—сила электронного тока будет расти. Увеличение силы тока будет про-

[c.76]

Фарадей предложил ряд определений важнейших понятий, которые используются и в наши дни. Он ввел понятия электролиз , электролит , электрод , анод , катод . Частицы, образующиеся при электролизе, Фарадей называл ионами, которые в зависимости от направления их движения в электролите разделял на анионы и катионы. Среди исследований по электричеству работы Фарадея явились вершиной научных достижений. В химии же они стали эффективными только в сочетании с работами С. Аррениуса и Я. Г. Вант-Гоффа. Помимо одной из самых его известных книг История свечи в 1827 г. он опубликовал тоже ставшую очень популярной книгу Способы работы в химической лаборатории .

[c.85]

II лучше соответствует применению формулы (40,10) к цилиндрическому триоду. Выражение (40,27) приводит к новому определению проницаемости триода, а именно проницаемость триода представляет собой отношение ёмкости анод-катод и ёмкости [c.151]

Электролиз металлов ведут в режимах, обеспечивающих их максимальные выделение. Так, для получения алюминия из его окиси А12анод-катод в 1,7 В, поддерживают температуру электролиза в пределах 940— 950°С и его определенную концентрацию. [c.73]

Выполнение определения. Образцы конденсатов (50 см ) упаривают на 30 мг угольного порошка во фторопластовых чашках на водяной бане. Полученные конденсаты переносят количественно в кратеры угольных электродов, применяемых в качестве анода. Катодом служат угольные электроды,, заточенные на конус. Спектры возбуждают в дуге постоянного тока (сила тока 12—14 А) и фотографируют на кварцевом спектрографе ИСП-28 с трехлинзовой конденсорной системой. Стандартные образцы, содержащие от 0,1 до 1 10 % анализируемых элементов, готовят, как указано в работе [1]. В качестве носителя применяют фторид натрия, который прибавляют к навескам стандартных образцов и конденсатам по 0,5 мг. Для анализа выбирают следующие линии определяемых элементов (нм) А1 — 308,22 5п — 284,08 5т — 336,58 Сг — 283,54 Си — 327,4. Градуировочные графики строят в координатах [Л5 lg ], где — разность почернений аналитической

[c.16]

Высокой селективностью, чувствительностью и точностью определения обладает полярографический метод. Он основан на измерении силы тока, возникающей при окислении или восстановлении анализируемых веществ на поверхности рабочего электрода. Различают катодную поляризацию, при которой применяют катод с небольшой, а анод с большой поверхностью. Плотность тока сравнительно велика на катоде и очень мала на аноде. Поляризация происходит на катоде при прохождении тока через раствор. При анодной поляризации, наоборот, используют анод с небольшой, а катод с большой поверхностью. Поляризация происходит на аноде, катод не поляризуется.

[c.5]

Явление электролитического выделения вещества щироко используется для получения химически чистых металлов меди, цинка, алюминия, магния, никеля, кобальта и т. п. Для выделения каждого вещества необходимо создать и поддерживать свой режим. Так, для выделения алюминия из его окиси АЬОз необходимо иметь разность потенциалов анод — катод 1,7 в, поддерживать определенную концентрацию ионов и температуру. [c.134]

Нагляднее отображают явления, происходящие на электродах гальванического элемента, следующие определения анод — электрод, на котором происходят процессы окисления, сопровождающиеся освобождением электронов катод — электрод, на котором происходят процессы восстановления, сопровождающиеся связыванием электронов. (Прим. ред.) [c.21]

С. В. Горбачев. На протяжении последних лет в работе нашей лаборатории возникло новое направление. Основная идея этого направления — использовать опыт химической кинетики для решения электрохимических задач. А. Н. Фрумкин сказал, что исследование влияния температуры на скорость электрохимических реакций оказалось методом плодотворным, но, но его мнению, в наших работах имеется недостаток, связанный с тем, что измерения относились к определенному потенциалу, тох да как желательно относить их к определенному перенапряжению, или, правильнее,— к определенному потенциалу поляризации. В своих работах мы всегда подчеркивали, что измерение целесообразно проводить, применяя в качестве электродов сравнения электроды в том же растворе, при той же температуре и даже в том же сосуде, а пе каломельные полуэлементы. Поэтому в наших работах применяется сосудик из трех отделений анод, катод и электрод сравнения. И только когда речь идет о необратимых [c.133]

Задача определения поверхности катода решается, если задать граничные условия на стационарной поверхности анода для тока и потенциала. [c.138]

Электроды для электрогравиметрических определений. Платиновые катоды и аноды наиболее предпочтительны в электрогравиметрии, так как они устойчивы к действию кислот и оснований, легко очищаются подходящими растворителями от остатков осажденного металла, и при необходимости их можно прокаливать в пламени для удаления примесей органических веществ, мешающих равномерному однородному отложению металла на электроде. Для некоторых электрогравиметриче- [c.418]

Итак, имеются три определения анода и катода. Анод — это электрод, в котором протекает реакция окисления плотность тока направлена в электролит электродное напряжение отрицательно. Катод — это электрод, в котором протекает реакция восстановления плотность тока направлена из электролита электродное напряжение положительно. [c.60]

Электроды для электрогравиметрических определений. Платиновые катоды и аноды наиболее нредночтительны в электрогравиметрии, так [c.118]

Бадо-Ламблинг [86] построил кривые поляризации для окисления церия (III) на платиновых анодах 100%-ная эффективность тока достигается только в том случае, когда концентрация окисляемого вещества достаточно велика, так что сопутствующее окисление воды остается пренебрежимо малым. По данным Шульца [140], потенциостатическая кулонометрия может использоваться для определения европия в 0,1 н. растворе НС1. Восстановление европия (III) до европия (II) на ртутном катоде ни в одном из испытанных Шульцем электролитов не проходило при 100%-ной эффективности тока. Когда европий восстанавливается при —0,8 в относительно AgjAg l и затем снова окисляется при —0,1 в и при прочих равных условиях, электролиз является почти точным. Шульц определил, что малые количества галлия, иттрия, иттербия, лантана, церия, кальция, алюминия, кремния или железа не являются помехой при этом определении. Используя катод из амальгамы лития, Онстотт [141] отделял европий от самария и самарий от гадолиния [142] в среде цитрата. [c.63]

Фильтрат с промывными водами, полученный после определения НзЗпОд, упаривают до объема 100—120 ял и добавляют к нему 25 мл разбавленной (1 1) азотной кислоты. В полученный раствор опускают предварительно взвешенные электроды и начинают электролиз. Выделение меди и свинца проводят при напряжении 2,2—2,4 б и силе тока 1,8—3,0 а. Через 30—35 жын добавляют 2—3 мл разбавленной (1 1) серной кислоты и, не прекращая электролиза, частично нейтрализуют раствор 25—30жл 10%-ного раствора ЫН ОН. Продолжают электролиз еще в течение 20— 30 мин. Приливают в раствор такое количество воды, чтобы уровень жидкости повысился на 1—1,5с и, и проверяют выделение меди на свежей поверхности. Если медь не выделяется из раствора, то, не прерывая тока, убирают стакан с раствором и промывают электроды, подставляя стакан с чистой водой,затем выключают ток и снимают электроды. Анод сушат в сушильном шкафу при 180 °С, положив его в фарфоровую чашку чтобы избежать случайной потери РЬОд, так как последняя непрочно удерживается на поверхности анода. Катод промывают спиртом, высушивают в сушильном шкафу в течение 3—5 мин и взвешивают. [c.338]

На рис. 3 приведена принципиальная схема установки для определения толщины барьерной части пленок. Рабочие электроды и электролит те же самые, что и в описанном выше методе измерения импеданса. Электрод с исследуемой пленкой являлся анодом. Катодом служил неокисленный электрод аналогичных размеров из того же материала. Увеличивая ступенчато, через 200 мв, напряжение на [c.208]

Авторы работы [16] вели электролиз в платиновой чашке, являвшейся одновременно анодом, катодом служил медный или угольный стержень (00,5—1,2 мм). При проведении электролиза в 0,1 мл 2 н. солянокислого раствора при напряжении 2 в выделяются Hg, Ag, Сс1, РЬ, В1, Си, Аз, 5Ь, 8п, Ке. 5е, Т1, Аи и Р1. Из аммиачного раствора выделяются Ag, Сс1, Т1, Оа, 1п, Ое, 2п, N1, Со, Мо, V, II, Ре, Сг и А1. Время электролиза 30—40 минут. Выделившиеся на электроде примеси непосредственно возбуждались в обрывной дуге. Чувствительность определения из объема 0,1 мл 10 —10 %. Показана возможность разделения обеих групп. [c.138]

Шовен и соавторы [185, 186[ использовали расплав системы Na l — KaZrP , содержание фторцирконата калия в которой составляло 65 масс.%. Электролиз проводили при 850° С в атмосфере аргона в графитовом тигле, который служил анодом. Катодами служили стержни из молибдена, никеля или стали. При электролизе на катоде выделяется металлический цирконий, обедненный гафнием. Степень разделения или обеднения осадка гафнием ( ) в определенный отрезок времени ведения электролиза определяется уравнением [c.48]

Постановка и решение задачи вывода электролизера на ремонт имеют некоторую особенность в зависимости от вида анодного материала, которая объясняется определенным различием в кинетике анодных процессов. Поэтому ниже подробно рассматриваются постановка и решение задачи для электролизеров с графитовыми анодами и указывается их трансформация для электролизеров с анодами ОРТА. Параметры процессов, протекающих в электролизере, меняются. Так со временем сечение графитовых анодов уменьшается, увеличивается зазор анод — катод, растет напряжение на ванне, возрастает расход электроэнергии на 1 т NaOH. Когда напряжение на электролизере достигает некоторого верхнего предела с учетом концентрации щелочи в католите, аноды заменяют. При высокой концентрации щелочи на выходе, когда увеличить расход анолита повышением гидростатического давления на диафрагме невозможно, а пробег анодов небольшой, диафрагму (катод) заменяют или промывают ее конденсатом. [c.104]

Экранирование катода и однородность пленок. Обычно распылительная система монтируется таким образом, чтобы ионное распыление имело место лишь на одной стороне мишени. Это объясняется тем, что на обратной стороне часто располагаются охлаждающие змеевики, крепления и т. п,. распыление которых было бы весьма нежелательным. Кроме того, это обусловлено необходимостью экономии полного тока, подводимого к катоду. От нежелательного распыления чаще всего избавляются, применяя матал-лические экраны, и.меющие потенциал анода и располагаемые от катода на расстоянии, меньшем толщины катодного темного пространства [1]. Как уже отмечалось ранее, нельзя зажечь разряд между двумя поверхностями, разделенными промежутком, который был бы меньше катодного темного про-странства.Очевидно, что экран катода должен повторять все его контуры с тем, чтобы нигде не отстоять от катода дальше, чем на толщину катодного темного пространства. Если даже разряд, возникший где-либо внутри системы экран — катод, и не приведет к появлению распыленного материала в рабочем объеме, он может легко перерасти в дуговой разряд. Чтобы предотвратить распыление определенных участков катода, вместо экранирования их можно изолировать, покрыв диэлектрическим материалом. Однако при этом возникает опасность газовыделения придание же необходимой фор.мы диэлектрическому покрытию является несравнимо более сложной задачей, чем изготовление металлического экрана. Кроме того, часто возникают осложнения в связи с осаждением на диэлектрик распыляемого материала. [c.421]

Спектральный анализ. Навеску пробы или эталона, равную 60 мг, помещают в кратер нижнего электрода и сжигают в дуге постоянного тока. Проба — анод, катод заточен на полусферу. Регистрацию спектров осуществляют на фотопластинках панхром для натрия и лития и И-780 —для калия. На одной фотопластинке снимают по три спектра проб и эталонов. Для определения лития сухую фотопластинку фотометрируют на микрофотометре МФ-2 по логарифмической щкале и замеряют суммарное почернение от излучения линии и фона и почернение фона. По данным, полученным для эталонов, строят калибровочный график в координатах разность почернений линий и фона — логарифм концентрации лития в эталоне, и по нему определяют содержание лития в пробе. Для определения содержания натрия и калия снимают профиль линии, полученной на спектрограмме, на фотопластинку микро , щель микрофотометра 30 мк, скорость записи 20 мм мин, масц таб 25 1. Пластинку проявляют в течение [c.30]

Спектральный анализ. Пробы и эталоны в количестве 60 помещают в кратер графитового электрода диал етром 3,5 мм и глубиной 5 мм и сжигают в дуге постоянного тока. Проба-анод, катод заточен на полусферу. Спектры проб и эталонов по три раза каждый фотографируют на фотопластинки панхром для натрия и лития и на фотопластинки И-780 для калия. В связи с самопоглощением резонансных линий щелочных металлов расчет проводили по формуле, предложенной Спекировым [2]. Фотометрирование и расчет см. в статье Определение примесей в сплаве системы 51—Сг——Ре . Для анализа используют резонансные линии (А) натрий 5889,899, калий 7664,899 и литий 6707,844. [c.42]

При определении кислорода в двуокиси свинца [889] образец помещают в платиновый контейнер и погружают в раствор гидроокиси натрия. В этот же раствор вводят платиновый анод (катодом служит контейнер), пропускают ток силой 1 а и измеряют катодный потенциал относительно электрода Hg/HgO/2,5 н. раствор NaOH. Разрядка деполяризатора согласно уравнения [c.114]

Ионизационные кривые снимались в интервале разности потенциалов анод — катод от 7 до 35 е через 0,15 в. Потенциалы появления ионов определяли методом экстраполированных разностей [2] сравнение проводили между кривой эффективного выхода исследуемого иона и кривой эффективного выхода молекулярного иона бензола потенциал появления молекулярного иона бензола был принят равным 9,21 0,01 эв [3]. Бензол вводили в источник одновременно с исследуемым веществом. При определении потенциала появления иона СдН из тиофена в качестве репера применяли аргон (ионизационный потенциал 15,76 эв [4]), а бензол в прибор не вводили, так как при электронном ударе он также может дать ион С3Н3 . [c.240]

Определение по методу клиновидного] сдвоенного анода. Прибор состоит из трех металли- ческих пластин, которые закрепл5потся в виде клина. Клин является анодом. Катодом служат стенки ванны. [c.22]

Определение внутренних напряжений по методу изгиба производится следующим образом. Тонкая металлическая пластинка длиной в несколько сантиметров, испольуемая в качестве катода, неподвижно закрепляется с одного конца, в то время как другой конец ее может свободно перемещаться. В качестве анода применяется пластинка примерно такого же размера, которая закрепляется параллельно катоду на определенном расстоянии. Катод со стороны, противоположной аноду, покрывается тонким слоем изолирующего вещества (например, лака) для того, чтобы металл осаждался только на одной стороне его. По мере осаждения металла под действием внутренних напряжений, возникающих в осадке, происходит изгиб катодной пластинки. В зависимости от величины и знака внутренних напряжений осадка меняются величина и направление изгиба катода. [c.89]

Электролиз расплавов и растворов | ЕГЭ по химии

Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей)

Если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться направленно: катионы к катоду (отрицательно заряженному электроду), анионы к аноду (положительно заряженному электроду).{-}=2{Na}↖{0}+{Cl_2}↖{0}↑$

или

$2NaCl{→}↖{\text»электролиз»}2Na+Cl_2↑$

На катоде образуется металлический натрий, на аноде — газообразный хлор.

Главное, что вы должны помнить: в процессе электролиза за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая самопроизвольно идти не может.

Электролиз водных растворов электролитов

Более сложный случай — электролиз растворов электролитов.

В растворе соли, кроме ионов металла и кислотного остатка, присутствуют молекулы воды. Поэтому при рассмотрении процессов на электродах необходимо учитывать их участие в электролизе.

Для определения продуктов электролиза водных растворов электролитов существуют следующие правила:

1. Процесс на катоде зависит не от материала, из которого сделан катод, а от положения металла (катиона электролита) в электрохимическом ряду напряжений, при этом если:

1.1. Катион электролита расположен в ряду напряжений в начале ряда по $Al$ включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды (выделяется водород $Н_2↑$).{+}$

2.1. Если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона.

2.2. Если анод не растворяется (его называют инертным — графит, золото, платина), то:

а) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде идет процесс окисления аниона;

б) при электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды (выделяется $О_2↑$). Анионы не окисляются, они остаются в растворе;

в) анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

Попробуем применить эти правила в конкретных ситуациях.

Рассмотрим электролиз раствора хлорида натрия в случае, если анод нерастворимый и если анод растворимый.

1) Анод нерастворимый (например, графитовый).

В растворе идет процесс электролитической диссоциации:

Суммарное уравнение:

$2H_2O+2Cl^{-}=H_2↑+Cl_2↑+2OH^{-}$.{-}+O_2↑+2H_2O$

Суммарное молекулярное уравнение:

$2H_2O{→}↖{\text»электролиз»}2H_2↑+O_2↑$

В данном случае, оказывается, идет только электролиз воды. Аналогичный результат получим и в случае электролиза растворов $H_2SO_4, NaNO_3, K_2SO_4$ и др.

Электролиз расплавов и растворов веществ широко используется в промышленности:

Для получения металлов (алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом).
Для получения водорода, галогенов, щелочей.
Для очистки металлов — рафинирования (очистку меди, никеля, свинца проводят электрохимическим методом).
Для защиты металлов от коррозии (хрома, никеля, меди, серебра, золота) — гальваностегия.
Для получения металлических копий, пластинок — гальванопластика.

что это такое, где плюс и где минус на диоде

На чтение 6 мин Просмотров 705 Опубликовано 22.09.2021 Обновлено 10.09.2021

Классические термины из физики и химии часто встречаются в инструкциях к использованию современных приборов. Необходимо точно знать, что такое определение под собой подразумевает и как его применять к тем или иным конструкциям и явлениям.

Что такое анод и катод

Потребитель сталкивается с понятиями анод и катод при зарядке и разрядке аккумулятора, зарядке и обслуживании батареи.

Понять разницу между катодом, анодом, положительным и отрицательным зарядом проще всего, вспомнив некоторые положения из электрохимии.

Гальванические элементы – электрический ток производится благодаря текущей химической реакции. Именно на этом принципе работают батарейки и аккумуляторы. Поэтому их называют химическими источниками тока.
Электролиз – химическая реакция, которая протекает за счет включения в систему источника электроэнергии.

В обоих случаях один из электродов несет более высокий потенциал. Этот электрод считается положительным. Электрод с более низким потенциалом и необязательно отрицательным, будет носить название отрицательный. Ток, соответственно, течет от носителя более высокого потенциала к носителю более низкого потенциала.

Очень редко

22.22%

Не припоминаю

18.52%

Проголосовало: 27

Анод

По определению анодом выступает электрод, на котором протекает окислительная реакция. Это означает, что электрод служит источником электронов. В химии его же нередко именуют восстановителем.

Катод

Под катодом подразумевают электрод, на котором протекает реакция восстановления. Здесь электрод забирает электроны и называется окислителем.

Принимая, что ток является движением положительно заряженных частиц, а не отрицательных, получается, что ток в растворе идет от катода к аноду. В цепи, соединяющей элементы гальванической пары, электроны идут от минуса к плюсу и с этой точки зрения катод является плюсом, а анод – минусом.

Противоречие кажущееся, ведь направление тока определяется движением положительных частиц, хотя фактически в металлической цепи его обеспечивает движение электронов.

Как определить анод и катод

Если с батарейкой все довольно просто (полюс и минус не меняются местами), то с зарядкой аккумулятора дело обстоит сложнее.

Во время зарядки разность между большим и меньшим потенциалом увеличивается, то есть потенциал положительного электрода становится выше, чем его же потенциал в покое – накапливается заряд, а потенциал отрицательного электрода становится меньше, чем он же в состоянии покоя. Отсюда вытекает, что положительный электрод выступает анодом, а отрицательный – катодом.

При использовании устройства потенциал положительного электрода (анода) всегда остается больше, чем потенциал отрицательного (катода). Но во время цикла разрядки/зарядки роль электрода меняется: при разрядке положительным становится катод, отрицательным – анод. Во время зарядки положительным выступает анод, отрицательным – катод.

Если речь идет о растворах и электрофизических реакциях в них, проще запомнить, что катионы – всегда частицы с положительным зарядом, а значит двигаются к минусу. Анионы – частицы всегда с отрицательным зарядом и двигаются к плюсу.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Чтобы запомнить, где плюс, где минус, используют мнемоническое правило. В словах «катод» и «минус», а также в словах «анод» и «плюс» одинаковое количество букв. В нормальном режиме работы любого электрического прибора ток вытекает из катода и втекает в анод. Даже если речь о металлической жиле, поскольку здесь направление тока определяют не смещении электронов, а смещение дырок.

Сфера применения

В промышленности используют не только собственно гальванические элементы (для получения электрического тока), но и электрохимические реакции, которые протекают под действием тока. Самый известный – получение тонкопослойного защитного покрытия стали – из цинка, алюминия, цинкового-алюминиевых сплавов.

Электрохимия

Электролиз по своему значению противоположен работе гальванического элемента: реакция проходит под действием тока. При этом плюс источника питания все же именуется катодом, а минус анодом, что как бы противоречит вышесказанному. Происходит это потому, что ток от плюсового вывода источника питания уходит на плюсовой вывод аккумулятора и в этом случае последний уже никак не может быть катодом. В результате электроды аккумулятора при зарядке меняются местами, потому что реакция идет в обратном направлении.

Гальванотехника

Посеребрение, золочение, хромирование, оцинковка – наиболее известные способы использования процесса осаждения вещества. Принцип действия таких установок одинаков: изделие погружают в электролитическую ванную, в которой оно выступает катодом. На его поверхности осаждаются ионы металла – катионы. Чтобы изделие стало катодом, к нему подключают плюсовой вывод источника питания.

Вакуумные и полупроводниковые электроприборы

Понятие катода и анода, а точнее плюса и минуса в вакуумных и полупроводниковых приборах связано с возможностью протекания тока только в одном направлении или в двух. Полупроводник допускает только прямое течение тока, а при наложении напряжения обратного типа ток здесь течет, но крайне незначительно. Для резистора же вопрос не принципиален: он пропускает ток в обоих направлениях.

Катодом и анодом называют выводы диода – ножки. К плюсу батареи подключается анод. Называется он так, потому что у диода в ток любом случае втекает в анод. Светодиод и даже вакуумный подключается точно так же: анод к плюсу, а катод к минусу.

У пассивных потребителей катод и анод (плюс и минус) не меняются. У активных, способных пропускать ток в обоих направлениях, разряжаться и заряжаться – плюсы и минус могут меняться. В аккумуляторе катод положительный во время разрядки и отрицательный при зарядке. Для правильного использования приборов и элементов важно помнить одно: у всех потребителей энергии – электронных деталей, электролизеров, гальванических батарей − вывод, подключаемый к плюсу, называется анодом.

Анод и катод — что это и как будет правильно определить?

Про анод и катод источника питания необходимо знать тем, кто занимается практической электроникой. Что и как называют? Почему именно так? Будет углублённое рассмотрение темы с точки зрения не только радиолюбительства, но и химии. Наиболее популярное объяснение звучит следующим образом: анод – это положительный электрод, а катод – отрицательный. Увы, это не всегда верно и неполно. Чтобы уметь определить анод и катод, необходимо иметь теоретическую базу и знать, что да как. Давайте рассмотрим это в рамках статьи.

Анод

Обратимся к ГОСТ 15596-82, который занимается химическими источниками тока. Нас интересует информация, размещённая на третьей странице. Согласно ГОСТу, отрицательным электродом химического источника тока является именно анод. Вот так да! А почему именно так? Дело в том, что именно через него электрический ток входит из внешней цепи в сам источник. Как видите, не всё так легко, как кажется на первый взгляд. Можно посоветовать внимательно рассматривать представленные в статье картинки, если содержимое кажется слишком сложным – они помогут понять, что же автор хочет вам донести.

Катод

Обращаемся всё к тому же ГОСТ 15596-82. Положительным электродом химического источника тока является тот, при разряде из которого он выходит во внешнюю цепь. Как видите, данные, содержащиеся в ГОСТ 15596-82, рассматривают ситуацию с другой позиции. Поэтому при консультировании с другими людьми насчет определённых конструкций необходимо быть очень осторожным.

Возникновение терминов

Их ввёл ещё Фарадей в январе 1834 года, чтобы избежать неясности и добиться большей точности. Он предлагал и свой вариант запоминания на примере с Солнцем. Так, у него анод – это восход. Солнце движется вверх (ток входит). Катод – это заход. Солнце движется вниз (ток выходит).

Пример радиолампы и диода

Продолжаем разбираться, что для обозначения чего используется. Допустим, один из данных потребителей энергии у нас имеется в открытом состоянии (в прямом включении). Так, из внешней цепи диода в элемент по аноду входит электрический ток. Но не путайтесь благодаря такому объяснению с направлением электронов. Через катод во внешнюю цепь из используемого элемента выходит электрический ток. Та ситуация, что сложилась сейчас, напоминает случаи, когда люди смотрят на перевёрнутую картину. Если данные обозначения сложные – помните, что разбираться в них таким образом обязательно исключительно химикам. А сейчас давайте сделаем обратное включение. Можно заметить, что полупроводниковые диоды практически не будут проводить ток. Единственное возможное здесь исключение – обратный пробой элементов. А электровакуумные диоды (кенотроны, радиолампы) вообще не будут проводить обратный ток. Поэтому и считается (условно), что он через них не идёт. Поэтому формально выводы анод и катод у диода не выполняют свои функции.

Почему существует путаница?

Специально, чтобы облегчить обучение и практическое применение, было решено, что диодные элементы названия выводов не будут менять зависимо от своей схемы включения, и они будут «прикреплены» к физическим выводам. Но это не относится к аккумуляторам. Так, у полупроводниковых диодов всё зависит от типа проводимости кристалла. В электронных лампах этот вопрос привязан к электроду, который эмитирует электроны в месте расположения нити накала. Конечно, тут есть определённые нюансы: так, через такие полупроводниковые приборы, как супрессор и стабилитрон, может немного протекать обратный ток, но здесь существует специфика, явно выходящая за рамки статьи.

Разбираемся с электрическим аккумулятором

Это по-настоящему классический пример химического источника электрического тока, что является возобновляемым. Аккумулятор пребывает в одном из двух режимов: заряд/разряд. В обоих этих случаях будет разное направление электрического тока. Но обратите внимание, что полярность электродов при этом меняться не будет. И они могут выступать в разных ролях:

Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный его отпускает и именуется катодом.
При отсутствии движения о них разговор вести нет смысла.
Во время разряда положительный электрод отпускает электрический ток и является катодом, а отрицательный принимает и именуется анодом.

Об электрохимии замолвим слово

Здесь используют немного другие определения. Так, анод рассматривается как электрод, где протекают окислительные процессы. И вспоминая школьный курс химии, можете ответить, что происходит в другой части? Электрод, на котором протекают восстановительные процессы, называется катодом. Но здесь нет привязки к электронным приборам. Давайте рассмотрим ценность окислительно-восстановительных реакций для нас:

Окисление. Происходит процесс отдачи частицей электрона. Нейтральная превращается в положительный ион, а отрицательная нейтрализуется.
Восстановление. Происходит процесс получения частицей электрона. Положительная превращается в нейтральный ион, а потом в отрицательный при повторении.
Оба процесса являются взаимосвязанными (так, количество электронов, что отданы, равняется присоединённому их числу).

Также Фарадеем для обозначения были введены названия для элементов, что принимают участие в химических реакциях:

Катионы. Так называются положительно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону отрицательного полюса (катода).
Анионы. Так называются отрицательно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону положительного полюса (анода).

Как происходят химические реакции

Окислительная и восстановительная полуреакции являются разделёнными в пространстве. Переход электронов между катодом и анодом осуществляется не непосредственно, а благодаря проводнику внешней цепи, на котором создаётся электрический ток. Здесь можно наблюдать взаимное превращение электрической и химической форм энергии. Поэтому для образования внешней цепи системы из проводников разного рода (коими являются электроды в электролите) и необходимо пользоваться металлом. Видите ли, напряжение между анодом и катодом существует, как и один нюанс. И если бы не было элемента, что мешает им напрямую произвести необходимый процесс, то ценность источников химического тока была бы весьма низка. А так, благодаря тому, что заряду необходимо пройтись по той схеме, была собрана и работает техника.

Что есть что: шаг 1

Теперь давайте будем определять, что есть что. Возьмём гальванический элемент Якоби-Даниэля. С одной стороны он состоит из цинкового электрода, который опущен в раствор сульфата цинка. Затем идёт пористая перегородка. И с другой стороны имеется медный электрод, который расположен в растворе сульфата меди. Они соприкасаются между собой, но химические особенности и перегородка не дают смешаться.

Шаг 2: Процесс

Происходит окисление цинка, и электроны по внешней цепи двигаются к меди. Так получается, что гальванический элемент имеет анод, заряженный отрицательно, и катод — положительный. Причем данный процесс может протекать только в тех случаях, когда электронам есть куда «идти». Дело в том, что попасть напрямую от электрода к другому мешает наличие «изоляции».

Шаг 3: Электролиз

Давайте рассмотрим процесс электролиза. Установка для его прохождения является сосудом, в котором имеется раствор или расплав электролита. В него опущено два электрода. Они подключены к источнику постоянного тока. Анод в этом случае – это электрод, который подключен к положительному полюсу. Здесь происходит окисление. Отрицательно заряженный электрод – это катод. Здесь протекает реакция восстановления.

Шаг 4: Напоследок

Поэтому при оперировании данными понятиями всегда необходимо учитывать, что анод не в 100% случаев используется для обозначения отрицательного электрода. Также катод периодически может лишаться своего положительного заряда. Всё зависит от того, какой процесс на электроде протекает: восстановительный или окислительный.

Заключение

Вот таким всё и является – не очень сложно, но не скажешь, что и просто. Мы рассмотрели гальванический элемент, анод и катод с точки зрения схемы, и сейчас проблем с соединением источников питания с наработками у вас быть не должно. И напоследок нужно оставить ещё немного ценной для вас информации. Всегда приходится учитывать разницу, которую имеет потенциал катода/потенциал анода. Дело в том, что первый всегда будет немного большим. Это из-за того, что коэффициент полезного действия не работает с показателем в 100 % и часть зарядов рассеивается. Именно из-за этого можно увидеть, что аккумуляторы имеют ограничение на количество раз заряда и разряда.

Электролиз, подготовка к ЕГЭ по химии

Электролиз (греч. elektron — янтарь + lysis — разложение) — химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.

Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).

Итак, анионы и катионы устремляются соответственно к аноду и катоду. Здесь и происходит химическая реакция. Чтобы успешно решать задания по этой теме и писать реакции, необходимо разделять процессы на катоде и аноде. Именно так и будет построена эта статья.

Катод

К катоду притягиваются катионы — положительно заряженные ионы: Na⁺, K⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Ag⁺ и т.д.

Чтобы установить, какая реакция идет на катоде, прежде всего, нужно определиться с активностью металла: его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Если на катоде появился активный металл (Li, Na, K) то вместо него восстанавливаются молекулы воды, из которых выделяется водород. Если металл средней активности (Cr, Fe, Cd) — на катоде выделяется и водород, и сам металл. Малоактивные металлы выделяются на катоде в чистом виде (Cu, Ag).

Замечу, что границей между металлами активными и средней активности в ряду напряжений считается алюминий. При электролизе на катоде металлы до алюминия (включительно!) не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды — выделяется водород.

В случае, если на катод поступают ионы водорода — H⁺ (например при электролизе кислот HCl, H₂SO₄) восстанавливается водород из молекул кислоты: 2H⁺ — 2e = H₂

Анод

К аноду притягиваются анионы — отрицательно заряженные ионы: SO₄^2-, PO₄^3-, Cl^—, Br^—, I^—, F^—, S^2-, CH₃COO^—.

При электролизе кислородсодержащих анионов: SO₄^2-, PO₄^3- — на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды, из которых выделяется кислород.

Бескислородные анионы окисляются и выделяют соответствующие галогены. Сульфид-ион при оксилении окислении серу. Исключением является фтор — если он попадает анод, то разряжается молекула воды и выделяется кислород. Фтор — самый электроотрицательный элемент, поэтому и является исключением.

Анионы органических кислот окисляются особым образом: радикал, примыкающий к карбоксильной группе, удваивается, а сама карбоксильная группа (COO) превращается в углекислый газ — CO₂.

Примеры решения

В процессе тренировки вам могут попадаться металлы, которые пропущены в ряду активности. На этапе обучения вы можете пользоваться расширенным рядом активности металлов.

Теперь вы точно будете знать, что выделяется на катоде ;-)

Итак, потренируемся. Выясним, что образуется на катоде и аноде при электролизе растворов AgCl, Cu(NO₃)₂, AlBr₃, NaF, FeI₂, CH₃COOLi.

Иногда в заданиях требуется записать реакцию электролиза. Сообщаю: если вы понимаете, что образуется на катоде, а что на аноде, то написать реакцию не составляет никакого труда. Возьмем, например, электролиз NaCl и запишем реакцию:

NaCl + H₂O → H₂ + Cl₂ + NaOH (обычно в продуктах оставляют именно запись «NaOH», не подвергая его дальнейшему электролизу)

Натрий — активный металл, поэтому на катоде выделяется водород. Анион не содержит кислорода, выделяется галоген — хлор. Мы пишем уравнение, так что не можем заставить натрий испариться бесследно 🙂 Натрий вступает в реакцию с водой, образуется NaOH.

Запишем реакцию электролиза для CuSO₄:

CuSO₄ + H₂O → Cu + O₂ + H₂SO₄

Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.

Электролиз расплавов

Все, что мы обсуждали до этого момента, касалось электролиза растворов, где растворителем является вода.

Перед промышленной химией стоит важная задача — получить металлы (вещества) в чистом виде. Малоактивные металлы (Ag, Cu) можно легко получать методом электролиза растворов.

Но как быть с активными металлами: Na, K, Li? Ведь при электролизе их растворов они не выделяются на катоде в чистом виде, вместо них восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Тут нам как раз пригодятся расплавы, которые не содержат воды.

В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:

AlCl₃ → Al + Cl₂

LiBr → Li + Br₂

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Презентация по Химии «Анод + Катод = Электролиз»

Презентация на тему: Анод + Катод = Электролиз

Скачать эту презентацию

№ слайда 1 Описание слайда:

Анод + Катод = Электролиз Выполнил: ученик 11М класса МОУ лицея №6 Аббязов Эрик Руководитель: Учитель химии МОУ лицея №6 Дробот С.С.

№ слайда 2 Описание слайда:

Цель работы: Изучить сущность процесса электролиза и выяснить области его применение.

№ слайда 3 Описание слайда:

Содержание: Электролиз расплава Электролиз раствора Схема электролиза Сущность электролиза Применение электролиза Выводы Источники информации

№ слайда 4 Описание слайда:

Электролиз расплава Если расплавить поваренную соль, то произойдет расщепление кристаллической решетки на ионы. При этом образуются катионы натрия и анионы хлора: NaCI -> Na+ + CI- Опустим в расплав электроды постоянного электрического тока. Направляясь к катоду, катион натрия получает с него один электрон, т.е. происходит восстановление: Na+ + ē -> Na0 Катод, на котором имеется постоянный избыток электронов, является восстановителем. К аноду направляется анион хлора. Поскольку на аноде постоянный недостаток электронов, ион хлора отдает электрон, превращаясь в нейтральный атом, т.е. окисляется: Cl- — ē -> Cl0 Анод, на котором постоянный недостаток электронов, является окислителем. 2NaCl -> 2 Na + Cl2 ЭЛЕКТРОЛИЗ – окислительно-восстановительный процесс, протекающий под действием электрического тока.

№ слайда 5 Описание слайда:

Электролиз- окислительно-восстановительный процесс, который возникает на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. На катоде(-) -восстановление На аноде(+) -окисление Примеры электролиза расплавов: Для солей неактивных металлов и бескислородных кислот(CuCl2) электролиз раствора и расплава соли одинаков. Li+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+, H+, Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt4+, Au3+. Увеличение окислительной активности ионов F-, NO3-, SO42-, OH-, Cl-, Br-, I-, S2-

№ слайда 6 Описание слайда:

Электролиз раствора В водных растворах процесс приобретает ряд особенностей, так как в нем принимает участие вода. В растворе, помимо диссоциации соли, происходит весьма слабая диссоциация воды. NaCI -> Na+ + CI- h3O -> H+ + OH- Таким образом, в растворе образуется два вида катионов (Na+ и H+) и два вида анионов (CI- и OH-). В ряду напряжений металлов натрий стоит намного левее водорода. Следовательно, восстановительные свойства атома натрия сильнее, чем атома водорода. Зато окислительные свойства иона Na+ выражены слабее, чем иона H+ , следовательно, на катоде будет восстанавливаться не металлический натрий, а водород: 2h3O + 2ē -> h3 + 2OH- Ионы натрия будут находиться в растворе до тех пор, пока полностью не разрядятся ионы водорода. К аноду направятся анионы CI- и OH-, восстановительные свойства которых также неодинаковы (см. ряд анионов, расположенных в порядке увеличения способности к окислению). Анионы CI- окисляются легче, чем OH-, поэтому на аноде будет происходить процесс: CI- — ē → CI0

№ слайда 7 Описание слайда:

Электролиз раствора К аноду направятся анионы CI- и OH-, восстановительные свойства которых также неодинаковы (см. ряд анионов, расположенных в порядке увеличения способности к окислению). Анионы CI- окисляются легче, чем OH-, поэтому на аноде будет происходить процесс: CI- — ē CI0, 2CI0 CI2 В большинстве случаев анионы, состоящие из атомов одного элемента, такие, как CI-, Br-, I-, S2-, окисляются на аноде быстрее, чем гидроксид-ион. При электролизе раствора поваренной соли на электродах получаются водород и хлор, а в растворе остаются ионы Na+ и OH-. Эти ионы представляют собой в диссоциированном виде едкий натр NaOH.Таким способом в промышленности получают едкие щелочи. 2NaCl + 2h3O h3 + Cl2 + 2NaOH

№ слайда 8 Описание слайда:

Электролиз воды проводится всегда в присутствии инертного электролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита — воды): В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде. При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например Li+, Cs+, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+) и никогда не окисляется на аноде кислород O−II анионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например ClO4−, SO42−, NO3−, PO43−, CO32−, SiO44−, MnO4−), вместо них окисляется вода

№ слайда 9 Описание слайда:

Примеры электролиза растворов солей: на аноде окисляются анионы Сl, а не кислород O молекул воды, так как электроотрицательность хлора меньше, чем кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород на катоде восстанавливаются катионы Cu, а не водород H молекул воды, так как медь стоит правее водорода в ряду напряжений, то есть легче принимает электроны, чем H в воде

№ слайда 10 Описание слайда:

Сущность электролиза Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу — анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т.п., так называемые вторичные процессы

№ слайда 11 Описание слайда:

Сущность электролиза Восстановительный процесс на катоде в водных растворах: Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, больше, чем у водорода, расположены в ряду стандартных электродных потенциалов после него: Cu2+;Zn2+;Cr3+;Fe2+;…; до Pt4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда Li+;Na+;K+;Rb+;…; до Al3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у водорода, но большим, чем у алюминия (Mn2+;Zn2+;Cr3+;Fe2+;…; до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними значениями электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды. При электролизе кислородосодержащих кислот и их солей (SO4 2- ; NO3-;PO43- и т.п.) с максимальной степенью окисления неметалла на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды с выделением кислорода.

№ слайда 12 Описание слайда:

Электрическая энергия Химическая энергия Электролиз Расплав NaCl Катод(-) <- Na+ + Cl- -> Анод(+) Na+ + e => Na0 2Cl- => Cl20 + 2e Восстановление Окисление Раствор NaCl Катод(-) <- Na+ + Cl- -> Анод(+) h30 h30 + 2e => h3++ 2Cl- => Cl20 + 2e Восстановление Окисление Основные положения электродных процессов 1. На катоде: Li, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+ Zn2+, Cr3+, Fe2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+ H+ Cu2+, Ag+, Hg2+, Pt2+, Au3+ Не восстанавливаются, выделяется h3 Возможно выделение Me и h3 Восстанавливаются, выделяется Me 2. Анодные процессы а) Растворимый анод (Cu, Ag, Ni, Cd) подвергается окислению Me =>Men+ +ne б) На нерастворимом аноде (графит, платина) обычно окисляются анионы S2-, J-, Br-, Cl-, OH- и молекулы h30: 2J- =>J20 + 2e; 4OH- =>O2 +2h3O +4e; 2h3O =>O2 +4H+ +4e

№ слайда 13 Описание слайда:

Применение электролиза Преимущества электролиза перед химическим методами получения целевых продуктов заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью и селективной направленностью реакций. Условия электролиза легко контролировать, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых «мягких», так и в наиболее «жёстких» условиях окисления или восстановления, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Электролиз — основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра, важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов, эффективный метод рафинирования металлов. Путём электролиза воды производят водород и кислород. Электрохимический метод используется для синтеза органических соединений различных классов и многих окислителей (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганических соединений и др.). Применение электролиза для обработки поверхностей включает как катодные процессы гальванотехники (в машиностроении, приборостроении, авиационной, электротехнической, электронной промышленности), так и анодные процессы полировки, травления, размерной анодно-механической обработки, оксидирования (анодирования) металлических изделий (см. также Электрофизические и электрохимические методы обработки). Путём электролиза в контролируемых условиях осуществляют защиту от коррозии металлических сооружений и конструкций (анодная и катодная защита).

№ слайда 14 Описание слайда:

Электрохимическое процессы широко применяют в различных областях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т.д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т.д. При этом одни вещества получают восстановлением на катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.) Гальванотехника — область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальваностегия- электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается(сцепляется) с покрываемым металлом(предметом), служащим катодом электролизера. Гальванопластика- получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами. Гальванопластику используют для нанесения сравнительно толстых металлических покрытий на другие металлы (например, образование «накладного слоя никеля, серебра, золота и т.д.).

№ слайда 15 Описание слайда:

Выводы Катод – электрод, на котором происходит процесс восстановления. Анод – электрод, на котором происходит процесс окисления. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, обусловленный подводом электрической энергии извне.

№ слайда 16 Описание слайда:

Источники информации: http://www.alhimik.ru/ Л.В. Вятченникова. Электролиз.//Химия. Приложение к газете «Первое сентября», №24, 1998 А.Ф. Аспицкая. К изучению электролиза в курсе химии, Химия в школе, «Педагогика»,1991 Г.М. Чернобельская, И.Н. Чертков Химия, «Учебная литература для медицинских училищ». М.: Медицина, 1986г. http://scientificpage.net/elektroliz/ http://www.chemport.ru/electrolysis.shtml http://scientificpage.net/elektroliz/index2.html

Задачи к разделу Электродные процессы, Гальванический элемент

В настоящем разделе представлены типовые задачи на гальванические элементы: Определение ЭДС гальванического элемента, составление схемы гальванического элемента, определение энергии химической реакции в кДж.

Задача 1. Вычислите значение э.д.с. гальванического элемента:

(-) Mg / MgSO₄// CuSO₄/ Cu (+)

Напишите процессы на аноде и катоде, реакцию, генерирующую ток, и определите в кДж энергию химической реакции, превращающуюся в электрическую.

Показать решение »

Решение.

Дана схема гальванического элемента, из которой видно, что анодом является магний, а катодом — медь

(-) Mg / MgSO₄// CuSO₄/ Cu (+)

А: Mg⁰ -2e^— = Mg²⁺

К: Cu²⁺ +2e^— = Cu

Mg⁰ + Cu²⁺ = Mg²⁺ + Cu

Mg + CuSO₄ = MgSO₄ + Cu

Вычислим ЭДС гальванического элемента:

ЭДС = E⁰_кат — E⁰_ан = E⁰_Cu2+/_Cu — E⁰_Mg2+/_Mg

E⁰_Cu2+/_Cu = +0,337 В

E⁰_Mg2+/_Mg = -2,37 В

ЭДС =0,337 + 2,37 = 2,71 В

Определим энергию химической реакции:

ΔG⁰₂₉₈ = -nFE = -2∙96500∙2,71 = — 523030 Дж = — 523 кДж

Задача 2. Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, составленного из стандартного водородного электрода и свинцового электрода, погруженного в 0,01 М раствор PbCl₂. На каком электроде идёт процесс окисления, а на каком — восстановление?

Показать решение »

Решение.

E⁰₂_H+/_h3 = 0,00 В

E⁰_Pb2+/_Pb = -0,126 В

В данной паре потенциал свинца имеет более отрицательное значение, поэтому анодом является свинец:

А: Pb⁰ -2e^— = Pb²⁺

К: 2H⁺ +2e^— = H₂

Pb⁰ + 2H⁺= Pb²⁺ + H₂

Определим электродный потенциал свинца:

E = E° + (0,059/n)lgC

E = -0,126 + (0,059/2)∙lg0,01 = -0,185 В

Вычислим ЭДС гальванического элемента:

ЭДС = E⁰_кат — E⁰_ан = E⁰₂_H+/_h3 — E⁰_Pb2+/_Pb

ЭДС = 0 + 0,185 = 0,185 В

Задача 3. По уравнению токообразующей реакции составьте схему гальванического элемента:

Ni + СuSO₄ = NiSO₄ + Cu Напишите уравнения анодного и катодного процессов. Рассчитайте стандартную ЭДС.

Показать решение »

Решение.

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, найдем E⁰_Ni2+/_Ni и E⁰_Cu2+/_Cu

E⁰_Ni2+/_Ni = -0,250 В

E⁰_Cu2+/_Cu = +0,337 В

В данной паре потенциал никеля имеет более отрицательное значение, поэтому анодом является никель:

А: Ni⁰ -2e^— = Ni²⁺

К: Cu²⁺ +2e^— = Cu⁰

Ni⁰ + Cu²⁺ = Ni²⁺ + Cu⁰

Ni⁰ + CuSO₄ = NiSO₄ + Cu⁰

Составим схему гальванического элемента:

(-) Ni⁰|NiSO₄|| CuSO₄|Cu⁰ (+)

Рассчитаем стандартную ЭДС реакции:

ЭДС = E⁰_кат — E⁰_ан = E⁰_Cu2+/_Cu — E⁰_Ni2+/_Ni

ЭДС = 0,337 – (- 0,250) = 0,587 В

Задача 4. Составьте схему гальванического элемента из магния и свинца, погруженных в растворы их солей с концентрацией ионов:

[Mg²⁺] = 0,001 моль/л, [Pb²⁺] = 1 моль/л. Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде. Рассчитайте стандартную ЭДС этого элемента.

Показать решение »

Решение.

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, найдем E⁰_Mg2+/_Mg и E⁰_Pb2+/_Pb

E⁰_Mg2+/_Mg = -2,37 В

E⁰_Pb2+/_Pb = -0,126 В

В данной паре потенциал магния имеет более отрицательное значение и является анодом:

А: Mg⁰ -2e^— = Mg²⁺

К: Pb²⁺ +2e^— = Pb⁰

Mg⁰ + Pb²⁺ = Mg²⁺ + Pb⁰

Составим схему гальванического элемента:

(-) Mg⁰|Mg²⁺ || Pb²⁺|Pb⁰ (+)

Применяя уравнение Нернста, найдем E_Pb_2+/_Pb и E_Mg_2+/_Mg заданной концентрации:

E = E° + (0,059/n)lgC

E_Mg_2+/_Mg = -2,37 + (0,059/2)lg0,001 = -2,46 В

E_Pb_2+/_Pb= -0,126 + (0,059/2)lg1 = -0,126 В

Рассчитаем стандартную ЭДС реакции

ЭДС = E_кат — E_ан = E_Pb_2+/_Pb — E_Mg_2+/_Mg

ЭДС = -0,126 – (-2,46) = 2,334 В

Задача 5. Как изменится (увеличится, уменьшится) или останется постоянной масса пластины из кобальта, погруженной в раствор, содержащий соли Fe (II), Mg, Ag (I). Напишите молекулярные уравнения реакций.

Показать решение »

Решение.

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, найдем E⁰_Mg2+/_Mg, E⁰_Co2+/_Co, E⁰_Fe2+/_Fe, E⁰_Ag+/_Ag

E⁰_Mg2+/Mg = -2,37 В

E⁰_Fe2+/Fe = -0,440 B

E⁰_Co2+/Co = -0,277 B

E⁰_Ag+/Ag = +0,799 B

Протекание реакции возможно при условии, когда E⁰_восст< E⁰_ок.

В нашем случае восстановителем является кобальт и условие E⁰_восст< E⁰_ок соблюдается только для пары

Co – Ag.

Co⁰ + Ag⁺= Co²⁺ + Ag⁰

Молекулярное уравнение, например:

Co⁰ + 2AgNO₃ = Co(NO₃)₂ + 2Ag⁰

В процессе пластина из кобальта будет растворяться, но одновременно на ее поверхности будет осаждаться серебро.

Из уравнения реакции видно, что при взаимодействии 1 моль кобальта, образуется 2 моль серебра.

Мольная масса кобальта M(Co) = 59 г/моль, мольная масса серебра M(Ag) = 108 г/моль.

Найдем массы металлов:

n = m/M, m = n∙M

m(Co) = 1∙59 = 59 г

m(Ag) = 2∙108 = 216 г.

Таким образом, масса осажденного серебра больше, чем масса растворенного кобальта, т.е. масса пластины из кобальта увеличится.

В случаях, когда пластина опущена в раствор соли железа или соли магния ее масса не изменится, т.к. кобальт не вытесняет эти металлы из их солей. Т.е. реакции не происходит и масса пластины остается неизменной.

Задача 6. Составьте схему гальванического элемента, уравнения полуреакций анодного и катодного процессов, молекулярное уравнение реакции, проходящей при работе гальванического элемента, анодом которого является никель. Подберите материал для катода. Рассчитайте стандартную ЭДС этого гальванического элемента.

Показать решение »

Решение.

По условию задачи материал анода известен – никель. Электродный потенциал анода всегда имеет более отрицательное значение, т.е. анод состоит из более активного металла, чем катод.

Поэтому нам надо подобрать такой металл, значение потенциала которого, будет иметь большее значение, чем значение электродного потенциала никеля. Например, медь:

E⁰_Ni2+/_Ni = -0,250 В

E⁰_Cu2+/_Cu = +0,337 В

Составим уравнения полуреакций анодного и катодного процессов и молекулярное уравнение реакции, проходящей при работе гальванического элемента.

А: Ni⁰ -2e^— = Ni²⁺

К: Cu²⁺ +2e^— = Cu⁰

Ni⁰ + Cu²⁺ = Ni²⁺ + Cu⁰

Ni⁰ + CuSO₄ = NiSO₄ + Cu⁰

Составим схему гальванического элемента:

(-) Ni⁰|NiSO₄|| CuSO₄|Cu⁰ (+)

Рассчитаем стандартную ЭДС реакции

ЭДС = E⁰_кат — E⁰_ан = E⁰_Cu2+/_Cu — E⁰_Ni2+/_Ni

ЭДС = 0,337 – (- 0,250) = 0,587 В

электрохимических ячеек | Химия [Магистр]

Гальванические элементы

Гальванический элемент — это устройство, которое вырабатывает электрический ток из энергии, выделяемой в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции в двух полуячейках.

Цели обучения

Напомним, что восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде в гальваническом элементе

Основные выводы

Ключевые моменты

Окисление описывает потерю электронов молекулой, атомом или ионом.
Редукция описывает усиление электронов молекулой, атомом или ионом.
Электроны всегда текут от анода к катоду.
Полуячейки соединены солевым мостиком, который позволяет ионам в растворе перемещаться из одной полуячейки в другую, так что реакция может продолжаться.

Ключевые термины

окислительно-восстановительный потенциал : обратимая химическая реакция, в которой одна реакция является окислением, а обратная — восстановлением.
полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.
гальванический элемент : Элемент, например аккумулятор, в котором в результате необратимой химической реакции вырабатывается электричество; аккумулятор, который нельзя перезарядить.

Электрохимическая ячейка — это устройство, вырабатывающее электрический ток из энергии, выделяющейся в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции. Этот вид ячейки включает гальваническую или гальваническую ячейку, названную в честь Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.Эти ученые провели несколько экспериментов с химическими реакциями и электрическим током в конце 18 века.

Электрохимические ячейки имеют два проводящих электрода, называемых анодом и катодом. Анод определяется как электрод, на котором происходит окисление. Катод — это электрод, на котором происходит восстановление. Электроды могут быть изготовлены из любых достаточно проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже проводящие полимеры. Между этими электродами находится электролит, содержащий ионы, которые могут свободно перемещаться.

В гальванической ячейке используются два разных металлических электрода, каждый в растворе электролита. Анод подвергнется окислению, а катод — восстановлению. Металл анода будет окисляться, переходя от степени окисления 0 (в твердой форме) к положительной степени окисления, и он станет ионом. На катоде ион металла в растворе будет принимать один или несколько электронов от катода, и степень окисления иона снизится до 0. Это образует твердый металл, который откладывается на катоде.Два электрода должны быть электрически соединены друг с другом, чтобы обеспечить поток электронов, который покидает металл анода и проходит через это соединение к ионам на поверхности катода. Этот поток электронов представляет собой электрический ток, который можно использовать для работы, например, для поворота двигателя или включения света.

Пример реакции

Принцип действия гальванического элемента — это одновременная реакция окисления и восстановления, называемая окислительно-восстановительной реакцией. Эта окислительно-восстановительная реакция состоит из двух полуреакций.В типичном гальваническом элементе окислительно-восстановительная пара — это медь и цинк, представленные в следующих полуэлементных реакциях:

Цинковый электрод (анод): Zn (s) → Zn ²⁺ (водн.) + 2 e ^—

Медный электрод (катод): Cu ²⁺ (водн.) + 2 e ^— → Cu (s)

Ячейки построены в отдельных стаканах. — [/ latex]), которые проходят через провод к медному катоду.- \ rightarrow \ text {Cu} [/ latex]). Во время реакции будет использоваться цинковый электрод, и металл будет уменьшаться в размерах, в то время как медный электрод станет больше из-за осажденной меди, которая образуется. Солевой мостик необходим, чтобы заряд не проходил через ячейку. Без солевого мостика электроны, образующиеся на аноде, будут накапливаться на катоде, и реакция прекратится.

Гальванические элементы обычно используются в качестве источника электроэнергии. По своей природе они производят постоянный ток.Батарея — это набор гальванических элементов, соединенных параллельно. Например, свинцово-кислотная батарея имеет элементы, аноды которых состоят из свинца, а катоды — из диоксида свинца.

Ячейки электролитические

Электролиз использует электрическую энергию, чтобы вызвать химическую реакцию, которая затем происходит в электролитической ячейке.

Цели обучения

Вспомните три компонента, необходимые для создания электролитической ячейки

Основные выводы

Ключевые моменты

Электрометаллургия — это процесс восстановления металлов из металлических соединений для получения металла в чистой форме с помощью электролиза.
Электролиз иногда можно рассматривать как работу гальванического элемента без спонтанного действия.
Электроды из металла, графита и полупроводников широко используются в электролизе.
Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

Ключевые термины

электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.
электролитический : Относящийся к электролизу или использующий его.

В химии и производстве электролиз — это метод использования постоянного электрического тока (DC) для запуска в противном случае не спонтанной химической реакции. Электролиз является коммерчески важным этапом в процессе отделения элементов из природных источников, таких как руда.

Электролиз — это прохождение постоянного электрического тока через ионное вещество, которое либо расплавлено, либо растворено в подходящем растворителе, что приводит к химическим реакциям на электродах и разделению материалов.

Электролиз иногда можно рассматривать как запуск несамопроизвольного гальванического элемента. В зависимости от того, насколько свободно элементы отдают электроны (окисление) и насколько энергетически выгодно для элементов получать электроны (восстановление), реакция может не быть спонтанной. Путем подачи извне энергии для преодоления энергетического барьера спонтанной реакции желаемая реакция «разрешается» протекать при особых обстоятельствах.

Основные компоненты, необходимые для проведения электролиза:

Электролит: вещество, содержащее свободные ионы, переносящие электрический ток.Если ионы неподвижны, как в твердой соли, то электролиз не может происходить.
Источник постоянного тока (DC): обеспечивает энергию, необходимую для создания или разряда ионов в электролите. Электрический ток переносится электронами во внешней цепи.
Два электрода: электрический проводник, который обеспечивает физический интерфейс между электрической цепью, обеспечивающей энергию, и электролитом.

Типичная электролизная ячейка : Ячейка, используемая в элементарных химических экспериментах для получения газа в качестве продукта реакции и для измерения его объема.

Широко используются электроды из металла, графита и полупроводников. Выбор подходящего электрода зависит от химической активности электрода и электролита, а также от стоимости производства.

Другие системы, в которых используется электролитический процесс, используются для производства металлического натрия и калия, газообразного хлора, гидроксида натрия и хлората калия и натрия.

Обозначение электрохимической ячейки

Обозначение ячейки — это сокращение, которое выражает определенную реакцию в электрохимической ячейке.

Цели обучения

Создание соответствующей записи электрохимической ячейки для данной электрохимической реакции

Основные выводы

Ключевые моменты

Анод ячейки и катод (полуячейки) разделены двумя полосами или косыми чертами, которые представляют собой солевой мостик.
Анод расположен слева, а катод — справа.
Отдельные твердые, жидкие или водные фазы в каждой полуячейке написаны разделенными одной полосой.
Концентрации растворенных веществ могут быть указаны в скобках после обозначения фазы (s, l, g или aq).

Ключевые термины

полуэлемент : любая из двух частей электрохимической ячейки, содержащая электрод и электролит.

электрод : Клемма, через которую электрический ток проходит между металлическими и неметаллическими частями электрической цепи. При электролизе электроды помещают в раствор отдельно.\ text {o} _ {\ text {окисление}} [/ latex]

Обозначения ячеек — это сокращенное описание гальванических или гальванических (спонтанных) ячеек. Условия реакции (давление, температура, концентрация и т. Д.), Анод, катод и компоненты электрода описаны в этом уникальном сокращении.

Напомним, что окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде. Когда анод и катод соединены проволокой, электроны текут от анода к катоду.

Типичный гальванический элемент : Типичное расположение полуэлементов, соединенных в гальванический элемент.- \ rightleftharpoons 2 \ text {Ag} (\ text {s}) [/ latex]

Правила обозначения ячеек

1. Сначала описывается анодный полуэлемент; следует катодная полуячейка. В пределах данной полуячейки сначала указываются реагенты, а в последнюю очередь — продукты. Описание реакции окисления идет первым, а реакция восстановления — последним; когда вы ее читаете, ваши глаза движутся в направлении потока электронов. Ионы зрителя не включены.

2. Одна вертикальная линия (|) проведена между двумя химическими соединениями, которые находятся в разных фазах, но находятся в физическом контакте друг с другом (например,г., твердый электрод | жидкость с электролитом). Двойная вертикальная линия (||) представляет собой солевой мостик или пористую мембрану, разделяющую отдельные полуячейки.

3. Фаза каждого химического вещества (s, l, g, aq) указана в скобках. Если электролиты в ячейках не соответствуют стандартным условиям, концентрациям и / или давлению, они заключаются в скобки с обозначением фазы. Если концентрация или давление не указаны, предполагается, что электролиты в ячейках находятся в стандартных условиях (1.00 М или 1,00 атм и 298 К).

Используя эти правила, мы составим обозначение ячейки:

Cd (s) | Cd ²⁺ (водн., 0,15 M) || Ag ⁺ (водн., 0,20 M) | Аг (ов)

Electrolytic Cells — Chemistry LibreTexts

Вольтаические элементы приводятся в действие спонтанной химической реакцией, которая производит электрический ток через внешнюю цепь. Эти элементы важны, потому что они являются основой для батарей, питающих современное общество.Но это не единственный вид электрохимической ячейки. Обратная реакция в каждом случае не является спонтанной и требует для возникновения электрической энергии.

Введение

Общий вид реакции можно записать как:

\ [\ underset {\ longleftarrow \ text {Non spontaneous}} {\ overset {\ text {Spontaneous} \ longrightarrow} {\ text {Reactants} \ rightleftarpoons \ text {Products} + \ text {Электрическая энергия}}} \ ]

Можно сконструировать ячейку, которая работает с химической системой, пропуская через систему электрический ток.Эти ячейки называются электролитическими ячейками . Электролитические элементы, как и гальванические элементы, состоят из двух полуэлементов: один — полуэлемент восстановления, другой — полуэлемент окисления. Однако направление потока электронов в электролитических ячейках может быть изменено на противоположное по сравнению с направлением спонтанного потока электронов в гальванических ячейках, но определение катода и анода остается прежним, где восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде. . Поскольку направления обеих полуреакций поменялись местами, изменился знак, но не величина потенциала клетки.

Электролитические ячейки очень похожи на гальванические (гальванические) ячейки в том смысле, что оба требуют солевого моста, оба имеют катодную и анодную стороны, и оба имеют постоянный поток электронов от анода к катоду. Однако между двумя ячейками есть и разительные различия. Основные отличия указаны ниже:

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электрохимические ячейки. Гальванический элемент (слева) преобразует энергию, выделяемую спонтанной окислительно-восстановительной реакцией, в электрическую энергию, которую можно использовать для выполнения работы.Окислительные и восстановительные полуреакции обычно протекают в отдельных отсеках, которые соединены внешней электрической цепью; Кроме того, второе соединение, которое позволяет ионам перемещаться между отсеками (показано здесь вертикальной пунктирной линией, обозначающей пористый барьер), необходимо для поддержания электрической нейтральности. Разность потенциалов между электродами (напряжение) заставляет электроны течь от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь, генерируя электрический ток.В электролитической ячейке (справа) внешний источник электроэнергии используется для создания разности потенциалов между электродами, которая заставляет электроны течь, вызывая неспонтанную окислительно-восстановительную реакцию; в большинстве приложений используется только один отсек. В обоих типах электрохимических ячеек анод является электродом, на котором происходит полуреакция окисления, а катод является электродом, на котором происходит полуреакция восстановления.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Свойства гальванических и электрохимических элементов
Электрохимический элемент (гальванический элемент)	Электролитическая ячейка
Гальванический элемент преобразует химическую энергию в электрическую.	Электролитическая ячейка преобразует электрическую энергию в химическую энергию.
Здесь окислительно-восстановительная реакция является спонтанной и отвечает за производство электроэнергии.	Окислительно-восстановительная реакция не является спонтанной, и для ее инициирования необходимо подавать электрическую энергию.
Две полуячейки размещены в разных контейнерах и соединены соляным мостиком или пористой перегородкой.	Оба электрода помещены в одну емкость в растворе расплавленного электролита.
Здесь анод отрицательный, а катод положительный. Реакция на аноде является окислительной, а на катоде — восстановительной.	Здесь анод положительный, а катод отрицательный. Реакция на аноде является окислительной, а на катоде — восстановительной.
Электроны поставляются окисляющимися частицами.Они перемещаются от анода к катоду во внешней цепи.	Внешняя батарея питает электроны. Они входят через катод и выходят через анод.

Ячейки электролитические

Чтобы объяснить, что происходит в электролитической ячейке, давайте рассмотрим разложение расплавленного хлорида натрия на металлический натрий и газообразный хлор. Реакция написана ниже.

———> Несамопроизвольно (электролитическая ячейка)
2 Na Cl (л)	2 Na (с)	+	Класс ₂ (г)
<--------- Самопроизвольное (электрохимическая ячейка)

Если расплавленный \ (NaCl _ {(l)} \) поместить в контейнер и вставить инертные электроды \ (C _ {(s)} \), прикрепленные к положительной и отрицательной клеммам батареи, произойдет электролитическая реакция.- \]

Обратите внимание, что местом окисления по-прежнему является анод, а местом восстановления остается катод, но заряды на этих двух электродах меняются местами. Анод теперь заряжен на положительных, и катод заряжен на отрицательных, .
Условия, в которых работает электролитическая ячейка, очень важны. Вещество, которое является самым сильным восстановителем (вещество с наивысшим стандартным значением потенциала клетки в таблице), подвергнется окислению.Вещество, которое является сильнейшим окислителем, будет восстановлено. Если бы в вышеупомянутой системе использовался водный раствор хлорида натрия, вместо натрия восстанавливался бы водород, поскольку он является более сильным окислителем, чем натрий.

Прогнозирование реакции электролиза

Есть четыре основных фактора, которые определяют, будет ли электролиз иметь место, даже если внешнее напряжение превышает расчетную величину:

Перенапряжение или превышение напряжения иногда необходимо для преодоления взаимодействий на поверхности электрода.Чаще это случается с газами. Например. H ₂ (g) требует перенапряжения 1,5 В, в то время как Pt (s) требует перенапряжения 0 В
Может иметь место более одной электродной реакции, что означает, что может быть более одной полуреакции, оставляя две или более возможностей для реакции ячейки.
Реагенты могут находиться в нестандартных условиях, что означает, что напряжение для полуэлементов может быть меньше или больше, чем количество в стандартных условиях.Например:

Концентрация хлорид-иона = 5,5M, а не единица активности 1M. Это означает, что уменьшение хлорида = 1,31 В, а не 1,36 В
Стандартное условие — иметь pH 4 в анодной полуячейке, но иногда в нестандартных состояниях pH может быть выше или ниже при изменении напряжения.

Способность инертного электрода к электролизу зависит от реагентов в растворе электролита, в то время как активный электрод может работать сам по себе для проведения полуреакции окисления или восстановления.

Если учесть все четыре этих фактора, мы можем успешно предсказать половинные реакции электрода и общие реакции при электролизе.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Предскажите электродные реакции и общую реакцию, когда анод сделан из (а) меди и (б) платины.

Количественные аспекты электролиза

Майкл Фарадей в 1833 году обнаружил, что всегда существует простая взаимосвязь между количеством вещества, производимого или потребляемого на электроде во время электролиза, и количеством электрического заряда Q , который проходит через элемент.- \ rightarrow Ag \]

говорит нам, что когда 1 моль Ag ⁺ наносится на 1 моль Ag, с катода должен поступать 1 моль e ^—. Поскольку отрицательный заряд одного электрона, как известно, составляет 1,6022 × 10 ^–19 Кл, мы можем умножить его на постоянную Авогадро, чтобы получить заряд на моль электронов. Эта величина называется Константа Фарадея , символ F :

.
F = 1,6022 × 10 ^–19 C × 6,0221 × 10 ²³ моль ^–1 = 9.-} \) и \ (Q \).
Часто в экспериментах по электролизу измеряется электрический ток, а не количество электрического заряда. Так как кулон определяется как количество заряда, которое проходит через фиксированную точку в электрической цепи, когда ток в один ампер течет в течение одной секунды, заряд в кулонах можно рассчитать, умножив измеренный ток (в амперах) на время (в секундах), в течение которого он течет:
\ [Q = It \]
В этом уравнении I представляет ток, а t представляет время.Если вы помните, что
кулон = 1 ампер × 1 секунда 1 C = 1 А с
можно настроить единицы времени для получения правильного результата. Теперь, когда мы можем предсказать полуреакции электрода и общие реакции при электролизе, также важно уметь рассчитывать количество потребляемых реагентов и произведенных продуктов. Для этих расчетов мы будем использовать постоянную Фарадея:
1 моль электрона = 96,485 C
заряд ( C ) = ток ( C / s ) x время (с)
( C / s ) = 1 кулон заряда в секунду = 1 ампер ( A )
Простое преобразование для любого типа задач:
Преобразование любого заданного времени в секунды
Возьмите заданный ток ( A, ) в секундах, [1 c = (A) / (s)]
Наконец, используйте преобразование стехиометрии: 1 моль электрона = 96 485 ° C (постоянная Фарадея)
Пример \ (\ PageIndex {1} \)
Электролиз растворенного образца брома можно использовать для определения количества содержания брома в образце.- \]. Какую массу брома можно отложить за 3 часа при токе 1,18 А?
Решение :
3,00 часа x 60 мин / час x 60 сек / 1 мин x 1,18 C (A) /1 сек x 1 моль ^— / 96,485 C
= 0,132 моль ^—
Проблемы
1) Предскажите продукты электролиза, заполнив график:
Cl ^—, Br ^—, I ^—, H ⁺, OH ^—, Cu ²⁺, Pb ²⁺, Ag +, K ⁺, Na ⁺,
2) Рассчитайте количество электрического заряда, необходимое для пластины 1.386 моль Cr из кислого раствора K ₂ Cr ₂ O ₇ согласно полууравнению
H ₂ Cr ₂ O ₇ ( водн. ) + 12H ⁺ ( водн. ) + 12 e ^— → 2Cr ( s ) + 7 H ₂ O ( л )
3) Пероксид водорода, H ₂ O ₂, может быть получен электролизом холодной концентрированной серной кислоты. Реакция на аноде
2H ₂ SO ₄ → H ₂ S ₂ O ₈ + 2H ⁺ + 2 e ^—
2
Когда полученная пероксидисерная кислота, H ₂ S ₂ O ₈, кипятится при пониженном давлении, она разлагается:
2H ₂ O + H ₂ S ₂ O ₈ → 2H ₂ SO ₄ + H ₂ O ₂
Рассчитайте массу перекиси водорода, образовавшейся при токе 0.893 потока за 1 час.
4) Электролиз растворенного образца холрида можно использовать для определения количества хлорида в образце. На катоде полуреакция восстановления равна Cl ² ⁺ (водн.) + 2 e ^— -> 2 Cl ^—. Какую массу хлорида можно отложить за 6,25 часа током 1,11 А?
5) В электролитической ячейке электрод, на котором электроны входят в раствор, называется ______; химическое изменение, которое происходит на этом электроде, называется _______.
анод, оксидирование
анод, редуктор
катод, оксидирование
катод, редукция
не может сказать, если мы не знаем, какие виды окисляются и восстанавливаются.
6) Как долго (в часах) должен поддерживаться ток 5,0 ампер на гальванической пластине 60 г кальция из расплавленного CaCl ₂?
27 часов
8,3 часа
11 часов
16 часов
5.9 часов
7) Сколько времени в часах потребуется для гальваники 78 г платины из раствора [PtCl ₆] ^{2 —}, используя средний ток 10 ампер при КПД электрода 80%?
8,4
5,4
16,8
11,2
12,4
8) Сколько фарадеев необходимо, чтобы восстановить 1,00 г алюминия (III) до металлического алюминия?
1.00
1,50
3,00
0,111
0,250
9) Найдите стандартный потенциал ячейки для электрохимической ячейки с помощью следующей реакции ячейки.
Zn (т.) + Cu ²⁺ (водн.) → Zn ²⁺ (водн.) + Cu (т.)
ответы
1) . Cl ^— хлор H ⁺ водород
Cl ^— хлор Cu ²⁺ медь
I ^— йод H ⁺ водород
2) 12 моль e ^— требуется для получения 2 моль Cr, что дает нам стехиометрическое соотношение S ( e ^— / Cr).Затем постоянную Фарадея можно использовать для определения количества заряда.
n _Cr n _e — Q
Q = 1,386 моль Cr × × = 8,024 × 10 ⁵ C
3) Произведение тока и времени дает нам количество электричества, Q . Зная это, мы легко вычисляем количество электронов: n _e -. Затем из первого полууравнения мы можем найти количество пероксидисерной кислоты, а второе приводит к n _h3O2 и, наконец, к m _h3O2.
= 05666 × г H ₂ O ₂ = 0,5666 г H ₂ O ₂
4) 0,259 моль ^—
5) г
6) г
7) б
8) г
9) Напишите полуреакции для каждого процесса.
Zn (т) → Zn ²⁺ (водн.) + 2 e ^—
Cu ²⁺ (водн.) + 2 e ^— → Cu (т.)
Найдите стандартные потенциалы полуреакции восстановления.
E ^o _{Восстановление Cu2 +} = + 0,339 В
E ^o _{восстановление Zn2 +} = — 0,762 В
Определите общий потенциал стандартной ячейки.
E ^o _ячейка = + 1,101 V
Список литературы
Петруччи и др. Общая химия: принципы и современные приложения. 9 изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson / Prentice Hall, 2007.
Кольбе, Германн. Электролиз органических соединений.Эдинбург: Э. и С. Ливингстон, 1947.
Стюарт, A.T. «Электролиз воды». Производство водорода 2001 13 мая
Также все упомянутые «внешние ссылки».
Авторы и авторство
Жасмин Брионес, Калифорнийский университет в Дэвисе 2012
Катод и анод
— определение и различие между анодом и катодом
Что такое анод и катод?
Прежде чем мы познакомимся с терминами катод и анод, сначала нам необходимо понять, что такое электрод.Согласно общему определению, электрод — это вещество, которое способствует проводимости электричества, при этом электрический ток либо выходит, либо входит в неметаллическую среду, такую как электролитическая ячейка.
В чистом виде электрод можно определить как проводник, который помогает установить электрический контакт с неметаллической частью цепи. Электроды состоят из двух основных точек, называемых катодом и анодом, которые в основном описывают направление потока тока.
Объяснение анода и катода
Давайте обсудим, что именно означают катод и анод.Оба эти термина можно определить по течению тока. Таким образом, катод можно рассматривать как электрод, с которого ток выходит из поляризованного электрического устройства. Таким же образом анод можно описать как электрод, от которого ток входит в поляризованное электрическое устройство.
Термины «катод» и «анод» были окончательно определены в 1834 году Уильямом Уэвеллом. Он адаптировал слова из греческого слова (имя, катодос), «путь вниз» или «спуск». Уильям консультировался с Майклом Фарадеем при разработке терминов.
Графическое изображение как катода, так и анода дано ниже.
[Изображение скоро будет загружено]
Что такое катод?
Когда мы говорим о катоде в химии, можно сказать, что это электрод, на котором происходит восстановление. В электрохимической ячейке это обычное дело. Здесь катод дает отрицательные результаты из-за того, что электрическая энергия, подаваемая в элемент, приводит к разложению химических соединений. Однако можно также сказать, что он положительный, как и в случае гальванического элемента, в котором химическая реакция имеет тенденцию к выработке электрической энергии.
Также говорят, что катод является либо холодным катодом, либо горячим катодом. Катод, который нагревается в присутствии нити накала для испускания электронов с помощью термоэлектронной эмиссии, называется горячим катодом, тогда как холодные катоды не нагреваются никакими нитями накала. В общем, катод помечается как «холодный», если он испускает больше электронов, чем те, которые генерируются только термоэлектронной эмиссией.
Что такое анод?
В самом общем виде анод в электрохимии определяется как точка, в которой происходит реакция окисления.Как правило, на аноде анионы или отрицательные ионы из-за своего электрического потенциала имеют тенденцию реагировать и испускать электроны. Затем эти электроны движутся вверх и попадают в цепь управления.
Если рассматривать гальванический элемент, анод имеет отрицательную природу, и в основном электроны движутся к внешней части цепи. Тогда как в электролитической ячейке он снова дается как положительный. Кроме того, анодом может быть проволока или пластина, имеющая избыточный положительный заряд.
Давайте обсудим некоторые ключевые различия между анодом и катодом:
Разница между анодом и катодом
анод,
электрод, где электрод — это электрод. течет из или выдано.
Катод
Анод
Анод — это электрод, в который проникает электричество.
Катод — это электрод с отрицательной стороной.
Анод — это электрод с положительной стороной.
Катод действует как акцептор электронов.
Анод действует как донор электронов.
Реакция восстановления происходит на катоде в электролитической ячейке.
На аноде электролитической ячейки происходит реакция окисления.
Катод может стать анодом в гальванических элементах.
Анод может стать катодом в гальванических элементах.
Заряд на аноде и катоде
На аноде наблюдается реакция окисления. Окисленные частицы потеряют электроны, оставив на этом электроде скопление электронов. Таким образом, анод заряжен отрицательно.
Но, в отличие от катода, существует реакция восстановления, при которой разновидности уменьшенных частиц будут получать электроны.Следовательно, электрод, то есть катод, лишен электронов и, таким образом, заряжен положительно.
Причина, по которой катод является отрицательным, а анод — положительным.
Это связано с тем, как они были определены изначально, что относится ко времени, предшествовавшему открытию электронов. Катод был образован от греческого слова «kathodos», что означает «путь вниз», как терминала, с которого обычный ток («течет» от положительного электрода к отрицательному, противоположно направлению движения электронов) покидает устройство (с анод является выводом, куда входит обычный ток).
Катод не всегда бывает положительным или отрицательным. Но в разряжающемся аккумуляторе катод действует как положительный вывод, тогда как в вакуумной лампе или диоде катод действует как отрицательный вывод, поскольку обычный ток входит в них через анод или положительный вывод.
Заряды катода и анода гальванического элемента
Окислительно-восстановительные реакции в обоих полуэлементах гальванического элемента являются спонтанными. На катоде происходит восстановление, создавая положительный заряд и расходуя электроны.В то время как на аноде происходит реакция окисления, и избыточные электроны создают отрицательный заряд.
Катодные и анодные реакции полуэлементов — стенограмма видео и урока
Расчет потенциала напряжения элемента
Электрохимические элементы, о которых вы узнали, являются гальваническими элементами. Гальванический элемент — это элемент, в котором спонтанная окислительно-восстановительная реакция производит электричество. В гальванической ячейке, как вы знаете, реакция окисления на аноде заставляет электроны проходить через провод, соединяющий катод с анодом.Он называется электрическим потенциалом и измеряется в вольтах (В). Более конкретно, потенциал электрода — это разность потенциалов между электродом и его раствором или величина притяжения электронов. Это количество энергии, необходимое для перемещения электрического заряда по ячейке.
Каждая из двух полуэлементов батареи имеет потенциал — потенциал либо отдавать электроны, либо принимать электроны. Разница между ними — это электродный потенциал всей ячейки или напряжение.К счастью, потенциал электрода — это не то, что вам нужно запоминать. Ученые определили стандартные электродные потенциалы для многих различных типов электродов.
Чтобы определить напряжение любой ячейки, посмотрите таблицу электродных потенциалов. Вычтите электродный потенциал анода из потенциала катода, и вы получите электродный потенциал ячейки или напряжение: ячейка Eo = катод Eo — анод Eo.
Используйте это уравнение для расчета напряжения ячейки.
Это число легко вычислить. Например, рассчитайте напряжение ячейки для реакции жидкого ртутного электрода в растворе нитрата ртути (I) и металлического кадмиевого электрода в растворе нитрата кадмия. Если Eo вам не предоставлено, вы можете обратиться к диаграмме для определения значения.
Электрод Реакционный электрод Eo Вольт
Cd2 + Кд2 +
Формула полуреакций:
Hg22 + + 2e- = 2Hg (l), что имеет Eo = 0.850 В
Cd2 + (aq) + 2e- = Cd (s), который имеет Eo = -0,403V
Ячейка Eo = катод Eo — анод Eo
Ячейка Eo = 0,850 В — (-0,403 В). Помните, что два негатива дают положительный результат. Ячейка Eo = 1,253 В.
Попробуйте другой.
Zn2 + (водн.) + 2e- = Zn (s), который имеет Eo = -0,762V
2h3 O (l) + 2e- = h3 (g) + 2OH- (водн.), Который имеет Eo = -0,828V
Ячейка Eo = (-0,762 В) — (-0,828 В). Итак, ячейка Eo = 0,066 В.
Коррозия
Как вы знаете, трубопровод Аляски представляет собой длинную стальную трубу, по которой нефть доставляется с Аляски в 48 нижних штатов. Что бы произошло, если бы он заржавел? Не разольется ли нефть в окружающей среде? Как защитить металл от коррозии?
Коррозия — это постепенное разрушение металла в результате химических реакций. Поскольку это химическая реакция, мы можем предотвратить ее с помощью химических реакций, а именно окислительно-восстановительных реакций. Одним из металлов, наиболее подверженных коррозии, является железо.Когда железо подвергается коррозии, ржавчина образуется в реакции 4Fe (s) + 3O2 (g) + h3 = 2Fe2O3h3O (s).
Количество образующейся ржавчины зависит от количества воды, с которой железо может реагировать. Две электрохимические полуреакции:
Fe (s) = Fe2 + (водн.) + 2e-. Это анод.
O2 (г) + 2h3 O (l) + 4e- = 4OH- (водн.). Это катод.
Анод и катод находятся на одном железе, но в разных частях. Вы знаете, что для того, чтобы эта реакция сработала, электронам нужен какой-то провод или какой-то способ проведения электронного потока.В этом случае проволокой выступает сам утюг.
Итак, когда кусок железа подвергается воздействию кислорода и воды, участок на железе окисляется и теряет электроны. Эти электроны проходят через железо к другому участку, где они восстанавливаются. Здесь они образуют твердое вещество, называемое гидратированным оксидом железа, 2Fe2sub) 3sub) 2. Слой воды на поверхности железа действует как барьер или солевой мостик, который необходим для работы электрохимической ячейки или реакции.
Железо теряет электроны в процессе коррозии.
Чтобы предотвратить коррозию, используйте другой металл, который окисляется легче, чем металл, который вы хотите защитить. Цинк окисляется легче, чем железо, поэтому, если вы покроете железо цинком, цинк будет корродировать раньше, чем железо. Это защищает утюг. Это называется катодной защитой, потому что вы добавляете к металлу защитный катод. Гвозди являются примером. Железные гвозди часто покрывают цинком в процессе, называемом гальванизацией, чтобы защитить их от ржавчины.
Трубопровод на Аляске — еще один прекрасный пример такого типа защиты. Вместо того, чтобы покрывать все цинком, трубопровод подключается к цинковой проволоке. Цинк будет корродировать раньше, чем сталь, и если корродированный цинк будет периодически заменяться, сама труба не подвергнется коррозии. Это отличная вещь.
Краткое содержание урока
Электрохимические реакции в ячейке состоят из двух полуреакций: на анодном электроде и на катодном электроде. Две полуреакции можно сложить вместе, чтобы получить полноценную клеточную реакцию.Потенциал электродной ячейки измеряется в вольтах. Достаточно легко определить напряжение любой электрохимической ячейки, если у вас есть таблица, в которой указаны напряжения для каждого типа электрода. Чтобы определить напряжение любой ячейки, вычтите потенциал электрода анода из потенциала катода, и вы получите электродный потенциал ячейки или напряжение. Ячейка Eo = катод Eo — анод Eo .
Коррозия — это постепенное разрушение металла в результате химических реакций, и это реальная проблема в нашей повседневной жизни.Поскольку коррозия — это химическая реакция, мы можем предотвратить ее с помощью химических реакций, а именно окислительно-восстановительных реакций. Чтобы предотвратить коррозию, используйте другой металл, который окисляется легче, чем металл, который вы хотите защитить. Как и в большинстве случаев в жизни, химические реакции протекают по пути наименьшего сопротивления и наименьшей энергии, поэтому металл, который легче окисляется, подвергнется коррозии, а другой металл будет защищен.
Результаты обучения
По окончании этого урока вы сможете:
Описывать две половинные ячейки в электрохимической ячейке
Объясните, как можно сложить две полуреакции, чтобы получить полную реакцию клетки.
Обобщите, как определить напряжение ячейки
Дайте определение коррозии и объясните, как ее предотвратить
Определение анода в химии.
Примеры анода в следующих разделах:
Обозначение электрохимической ячейки
.), Анод , , катод и электродные компоненты описаны в этом уникальном сокращении.
Напомним, что окисление происходит на аноде , а восстановление происходит на катоде.
Когда анод и катод соединены проводом, электроны текут от анода к катоду.
Кадмий окисляется за счет потери электронов, а твердый Cd представляет собой анод .
Сначала описывается анод полуэлемент ; следует катодная полуячейка.
Гальванические элементы
Электрохимические ячейки имеют два проводящих электрода, которые называются анодом , и катодом.
Анод определяется как электрод, на котором происходит окисление.
Анод подвергнется окислению, а катод — восстановлению.
Медь легко окисляет цинк; анод из цинка, а катод из меди.
Напомним, что восстановление происходит на катоде, а окисление происходит на аноде в гальваническом элементе
Предотвращение коррозии
Это связано с тем, что обнаженное железо подвергается окислению и становится анодным .
Жертвенный анод подвергнется коррозии раньше, чем металл, который он защищает.
Однако, как только расходуемый анод подвергнется коррозии, его необходимо заменить; в противном случае металл, который она защищает, тоже начнет разъедать.
Гальванический расходный анод , прикрепленный к корпусу корабля, ; здесь протекторный анод показывает коррозию, а металл, к которому он прикреплен, — нет.
Гальванический анод продолжает корродировать, поглощая материал анода до тех пор, пока в конечном итоге его не нужно будет заменить, но катодный материал защищен.
Катодные лучи
Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, они отталкиваются катодом и притягиваются к аноду .
После того, как электроны достигают анода , они проходят через провод анода к источнику питания и обратно к катоду, поэтому катодные лучи переносят электрический ток через трубку.
Но на аноде (положительном) конце трубки, стекло самой трубки начало светиться.
К тому времени, когда трубка потемнела, большая часть электронов могла перемещаться по прямым линиям от катода до конца анода трубки без столкновений.
Когда они достигли конца трубки с анодом , , они двигались так быстро, что, хотя они были привлечены к нему, они часто пролетали мимо анода и ударялись о заднюю стенку трубки.
Электролитические свойства
Другая реакция происходит на аноде , производя электроны, которые в конечном итоге переносятся на катод.
В результате в электролите вокруг катода образуется облако отрицательного заряда, а вокруг анода образуется положительный заряд.
Окисление ионов или нейтральных молекул происходит на аноде , а восстановление ионов или нейтральных молекул происходит на катоде.
Две мнемоники для запоминания того, что восстановление происходит на катоде и окисление на аноде : «Red Cat» (восстановление — катод) и «An Ox» (анод , — окисление).
Возможно окисление ионов двухвалентного железа до ионов трехвалентного железа на аноде .
Литий-ионный аккумулятор
Тремя участниками электрохимических реакций в литий-ионной батарее являются анод , , катод и электролит.
И анод , , который представляет собой литийсодержащее соединение, и катод, который представляет собой углеродсодержащее соединение, являются материалами, в которые могут мигрировать ионы лития.
Когда литиевый элемент разряжается, положительный ион лития извлекается из катода и вставляется в анод , высвобождая накопленную энергию в процессе.
Анод обычно представляет собой один из трех материалов: слоистый оксид (например, оксид лития-кобальта), полианион (например, фосфат лития-железа) или шпинель (например, оксид лития-марганца).
В литий-ионной батарее ионы лития транспортируются к катоду или аноду и от него .
Электролиз хлорида натрия
Хлорид-ионы мигрируют в другую сторону, к аноду .
Они отдают свои электроны аноду и окисляются до газообразного хлора:
Пузырьки газообразного хлора из расплава над анодом .
На аноде (A) хлорид (Cl-) окисляется до хлора.
Прогнозирование продуктов электролиза
Положительно заряженные ионы или катионы движутся к катоду, обеспечивающему электроны, который является отрицательным; отрицательно заряженные ионы или анионы движутся к положительному аноду .
Вы могли заметить, что это противоположность гальванического элемента, где анод , отрицательный, а катод положительный.
Окисление ионов или нейтральных молекул происходит на аноде , а восстановление ионов или нейтральных молекул происходит на катоде.
Например, можно окислить ионы двухвалентного железа до ионов трехвалентного железа на аноде :
На положительном аноде металлическая медь окисляется с образованием ионов Cu2 +.
Сухая батарея
Ячейка состоит из внешнего цинкового контейнера, который действует как анод .
В нем цинковый кожух действует как анод , окружая углеродный стержень, который действует как катод.
Коррозия
Проводимость позволяет электронам течь от анода к катодным областям металла.
В системе коррозии подверженный коррозии металл действует как анод короткозамкнутой электрохимической ячейки:
Анод, катод, положительный и отрицательный: основы батареи
Обновлено: 26 августа 2021 г.
Значительные разработки были сделаны в области аккумуляторных батарей (иногда называемых вторичными элементами), и большая часть этой работы может быть отнесена к разработке электромобилей.Эта работа привела к присуждению Нобелевской премии по химии 2019 года за разработку литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, термины «анод», «катод», «положительный» и «отрицательный» стали все более заметными.
В статьях о новых электродах батареи часто используются названия анод и катод без указания того, разряжается батарея или заряжается. Термины анод, катод, положительный и отрицательный не являются синонимами, иногда их можно путать, что может привести к ошибкам.
Целью данной статьи является прояснение и четкое определение этих различных терминов.- \ to LiCoO_2}
$
— реакция восстановления. Уменьшение — это выигрыш электронов.
Анод, катод
Анод — это электрод, на котором протекает реакция окисления. Потенциал анода, через который протекает ток, превышает его равновесный потенциал: $ E_ \ text a (I)> E_ {I = 0} $ (рис. 1).
Катод — это электрод, на котором протекает реакция восстановления. Потенциал катода, по которому протекает ток, ниже его равновесного потенциала: $ E_ \ text c (I)
Рисунок 1: $ (E_ {I \ neq 0} -E_ {I = 0}) \; I> 0 $
Положительный и отрицательный электроды
Два электрода батареи или аккумулятора имеют разные потенциалы. Электрод с более высоким потенциалом называется положительным, электрод с более низким потенциалом — отрицательным. Электродвижущая сила, ЭДС в В, батареи — это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов, когда батарея не работает.- $ → отрицательный электрод является анодом.

Электрод	Реакционный электрод	Eo Вольт
Cd2 +	Кд2 +

Рисунок 2: Разрядка и заряд батареи: слева, изменение потенциала положительного и отрицательного электродов; справа, изменение напряжения АКБ

Зарядная батарея

Во время зарядки аккумулятора напряжение элемента U , разница между положительным и отрицательным, увеличивается (рис. 2, 3).

Потенциал положительного электрода $ E_ {I \ neq 0} ^ + $ становится больше, чем его значение в состоянии покоя $ E_ {I = 0} ^ +: E_ {I \ neq 0} ^ +> E_ {I = 0} ^ + $ → положительный электрод является анодом.- $ → отрицательный электрод является катодом.

Рисунок 3: Разряд / заряд вторичной батареи, представленной в виде электрохимической ячейки, с электронами и направлением тока.

Заключение

При нормальном использовании аккумуляторной батареи потенциал положительного электрода как при разряде, так и при перезарядке остается больше, чем потенциал отрицательного электрода.С другой стороны, роль каждого электрода переключается во время цикла разряд / заряд.

Во время разряда положительный полюс является катодом, отрицательный — анодом.
Во время зарядки положительный полюс является анодом, отрицательный — катодом.

Тексты, описывающие аноды или катоды батарей, безусловно, косвенно рассматривают случай разряда. Давайте, не колеблясь, напишем, перефразируя Резерфорда, неявное — не что иное, как плохое явное.

Узнать больше о потенциостатах
Чтобы узнать больше о потенциостатах BioLogic, которые используются при исследовании аккумуляторов и тестировании аккумуляторов среди других областей исследования, пожалуйста, щелкните нашу страницу обзора потенциостатов и страницу обзора тестирования аккумуляторов / циклического режима аккумуляторов.

Узнайте больше о кривых срабатывания батареи
Может быть интересна следующая статья «Как считывать кривые срабатывания батареи»

аккумулятор анод катод положительный отрицательный электрод

Определение, различия, заряды и примеры вопросов

Анод относится к отрицательному или восстанавливающему электроду, откуда электроны попадают во внешнюю цепь и который окисляется во время электрохимической реакции.Катод и является положительным или окислительным электродом, который принимает электроны из внешней цепи. Чтобы понять эти темы, нам нужно понять тему электродов, которые являются проводниками электричества, которые могут пропускать ток в неметаллической части цепи.

Читайте также: — Класс 12

Электрохимия
Катод и анод определяются протеканием тока. Это были термины , , введенные в 1834 году Уильямом Уэвеллом, , который произошел от греческого слова «Катод», что означает «спуск» или «путь вниз».При создании терминов Уильям консультировался с Майклом Фарадеем.
Подробнее: —
Электролитические ячейки и электролиз
Что такое анод?
Анод — это место, через которое в ячейке проходит электричество. Это точка, где происходит окисление. Аноды реагируют и испускают электроны, с помощью которых они могут попасть в цепь управления.
Если мы возьмем электрохимический элемент или гальванический элемент, мы увидим, что анод отрицательный.В аноде в основном электроны движутся к внешней части цепи. К таким устройствам относятся аккумуляторные элементы и диоды.
Если взять электролизер, мы увидим, что он положительный. К таким устройствам относятся элементы первичной батареи, вакуумные лампы, электронно-лучевые трубки и осциллографы.
Что такое катод?
Катод — это место, откуда электричество выходит через элемент. Это точка, в которой происходит редукция. Это обычное явление в электрохимической ячейке.
Из-за разложения химических соединений в элементе катодные результаты имеют отрицательный характер.
Если мы возьмем электрохимический элемент или гальванический элемент, мы увидим, что катод положительный. В этой ячейке электрическая энергия вырабатывается за счет протекающих в ней химических реакций.
Это может быть горячий катод или холодный катод.
Холодные катоды не нагреваются нитью накала, так как она испускает больше электронов, чем генерируется только при термоэлектронной эмиссии.
Горячие катоды нагреваются нитью накала, поскольку она испускает электроны при термоэлектронной эмиссии.
Узнать больше о
Электрохимические ячейки
Различия между анодом и катодом
Ниже приведены ключевые различия между анодом и катодом:
Основа для сравнения
Катод
Определение
Это электрод, в который входит электрический ток.
Это электрод, по которому выходит электрический ток.
Поведение
Он привлекает анионы.
Притягивает катионы.
Nature
Это источник электрического акцептора.
Источник электрических доноров.
Полярность клемм: электролитическая ячейка
В электролитических ячейках положительный.
Отрицательно в электролитических ячейках.
Полярность клемм: гальванический элемент
В гальванических элементах он отрицательный.
Положительный в гальванических элементах.
Реакция: электролитическая ячейка
Происходит реакция окисления
Происходит реакция восстановления.
Реакция: гальванический элемент
Может стать катодом.
Может стать анодом.
Заряд на катоде и аноде
В катоде наблюдается реакция восстановления по следующим причинам:
Электроны будут производиться в виде уменьшенных.
В электроде не хватает электронов.
Электрод заряжается положительно.
В аноде наблюдается реакция окисления по следующим причинам:
Электроны будут восстановлены в окисленных частицах.
Электрон ушел бы с накоплением электронов.
Электрод заряжается отрицательно.
Подробнее: — Разница между гальваническими элементами и электролитическими элементами
Почему катод отрицательный, а анод положительный?
Поскольку электроны были обнаружены, катод определяется как отрицательный, а анод — как положительный. Катод произошел от греческого слова «катодос». Это греческое слово означает «путь вниз», при котором ток, текущий от положительного к отрицательному, покидает устройство, в котором анод пропускает ток.Катод не всегда бывает положительным или отрицательным. В разряженной батарее он действует как положительный, тогда как в другом элементе он действует как отрицательный. Концепция анода одинакова, поскольку он может действовать как положительно, так и отрицательно, но природа будет зависеть от типа ячейки.
Заряды гальванического элемента на аноде и катоде
В гальваническом элементе окислительно-восстановительные реакции могут происходить внезапно в обоих полуэлементах.
В катодном электроде происходит восстановление, создавая в нем положительные заряды.
В анодном электроде будет происходить окисление, создавая в нем отрицательные заряды.
Что следует помнить в отношении анода и катода
Катод представляет собой отрицательно заряженный электрод.
Он притягивает катионы или положительные заряды и является источником электронов или донором электронов.
Анод — это положительно заряженный электрод.
Анод притягивает электроны или анионы и может быть источником положительного заряда или акцептором электронов.
Заряд может течь как от положительного к отрицательному, так и от отрицательного к положительному.
Вот почему анод может быть заряжен положительно или отрицательно в зависимости от ситуации.
Примеры вопросов для анода и катода
Вопрос: катионы положительные или отрицательные? (1 балл)
Ответ: Катион — это положительно заряженный ион или атом, потерявший электрон.
Вопрос: Какие материалы используются для анода и катода? (1 балл)
Ответ: Материалы, которые используются для анода и катода, — это такие металлы, как цинк и литий.
Вопрос: Как определить анод и катод в цепи? (2 балла)
Ответ: Мы можем видеть направление электрического тока в электрической цепи. Путь, по которому проходит электричество, является анодом, а путь, откуда выходит электричество, — катодом.
Вопрос: В общем, каковы признаки катода и анода? (1 балл)
Ответ: В общем, положительный электрод может быть определен как катод, тогда как отрицательный электрод может быть определен как анод.
Вопрос: Различаются ли признаки катода и анода в электролитических и гальванических элементах? (2 балла)
Ответ: Да, катод положительный, а анод отрицательный в гальванических элементах. Также можно утверждать, что катод отрицательный, а анод положительный в электролитических ячейках. Таким образом, знаки анода и катода в обеих ячейках разные.
Вопрос: Что такое анод и катод при коррозии? (1 балл)
Ответ: Во время фазы коррозии металл из железа действует как анод в гальванических элементах.Он может окисляться до Fe ²⁺ на катодном электроде. Кислород может превратиться в воду.
Вопрос: Катод светодиодов положительный или отрицательный? (2 балла)
Ответ: Катоды обычно маркируются светодиодами. Он должен быть подключен к полу источника управляющего напряжения. Это должно быть с отрицательной стороны. Также анод должен быть с положительной стороны.
Вопрос: Какой заряд на аноде и катоде? (2 балла)
Ответ: В катоде наблюдается реакция восстановления по следующим причинам:
Электроны будут производиться в виде уменьшенных.
В электроде не хватает электронов.
Электрод заряжается положительно.
В аноде наблюдается реакция окисления по следующим причинам:
В окисленных частицах электроны будут восстановлены.
Электрон ушел бы с накоплением электронов.
Электрод заряжается отрицательно.
Вопрос: Различия между катодом и анодом. (4 балла)
Ответ: Разница между катодом и анодом приведена ниже:
Основа для сравнения
Анод

2902
Определение
Это электрод, в который входит электрический ток.
Это электрод, по которому выходит электрический ток.
Поведение
Он привлекает анионы.
Притягивает катионы.
Nature
Это источник электрического акцептора.
Источник электрических доноров.
Полярность клемм: электролитическая ячейка
В электролитических ячейках положительный.
Отрицательно в электролитических ячейках.
Вопросы прошлых лет, основанные на аноде и катоде
Вопрос: Ниже приведены две полуреакции электрохимической ячейки:
MnO ^— ₄ (водн.) + 8H ⁺ (водн.) + 5e ^— → Mn ²⁺ (водн.) + 4H ₂ O (I), E ° = 1.51 В
Sn ²⁺ (водн.) → Sn ⁴⁺ (водн.) + 2e ^— , E ° = + 0,15 В.
Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции из двух полуреакций и рассчитайте потенциал ячейки из стандартных потенциалов. Кроме того, предскажите, будет ли реакция предпочтительным реагентом или продуктом. (Вся Индия 2010)
Ответ: Реакции на аноде и катоде могут быть представлены следующими способами:
На аноде (окисление):
Sn ²⁺ → Sn ⁴⁺ (водн.) + 2e ^—] × 5 E ° = + 0.15 В
На катоде (восстановление):
MnO ^— ₄ (водн.) + 8H ⁺ (водн.) + 5e ^— → Mn ²⁺ (водн.) + 4H ₂ O (I)] × 2 E ° = + 1,51 В
Чистая R × M = 2MnO ^— ₄ (вод.) + 16H ⁺ + 5Sn ²⁺ → 2Mn ²⁺ + 5Sn ⁴⁺ + 8H ₂ O
Теперь ячейка E ° = катод E ° — анод E °
= 1,51 — 0,15 = + 1,36 В
∴ Положительное значение ячейки E ° способствует образованию продукта.
Вопрос: а. Во время электролиза водного раствора хлорида серебра на катоде протекают следующие реакции:
Ag ⁺ (водн.) + E ^— ^{→ Ag (s) E ° = +0,80 В}
В ⁺ (водн.) + E ^— → ½ H ₂ (г) E ° = 0,00 В
На основе от их стандартных значений потенциала восстановительного электрода (E °), какая реакция возможна на катоде и почему?
Определите предельную молярную проводимость.Почему электропроводность раствора электролита уменьшается с уменьшением концентрации? (Дели, 2015 г.)
Ответ: a. На катоде Ag ⁺ (водный) + e ^— → Ag (s)
Здесь реакция возможна, поскольку ион Ag ⁺ имеет более высокий восстановительный потенциал, т.е. более высокое значение E °.
Предельная молярная проводимость или молярная проводимость раствора при бесконечном разбавлении определяется как сумма катионов и анионов молярной проводимости.