มักมีปัญหาในการพิจารณาว่าอิเล็กโทรดใดเป็นแคโทดและขั้วใดเป็นแอโนด ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจเงื่อนไข
เนื้อหา
แนวคิดของแคโทดและแอโนด - คำอธิบายง่ายๆ
ในสารที่ซับซ้อน อิเล็กตรอนจะถูกกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างอะตอมในสารประกอบ อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ อนุภาคย้ายจากอะตอมของสารหนึ่งไปยังอีกอะตอมของสารอื่น ปฏิกิริยานี้เรียกว่ารีดอกซ์ การสูญเสียอิเล็กตรอนเรียกว่าออกซิเดชันและองค์ประกอบที่บริจาคอิเล็กตรอนเรียกว่าตัวรีดิวซ์
การเพิ่มอิเล็กตรอนเรียกว่าการลดลงองค์ประกอบที่ได้รับในกระบวนการนี้คือตัวออกซิไดซ์ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากตัวรีดิวซ์ไปยังตัวออกซิไดซ์สามารถดำเนินการผ่านวงจรภายนอก จากนั้นจึงสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าได้อุปกรณ์ที่พลังงานของปฏิกิริยาเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าเซลล์กัลวานิก
ตัวอย่างคลาสสิกที่ง่ายที่สุดของเซลล์กัลวานิกคือเพลตสองแผ่นที่ทำจากโลหะต่างกันและแช่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ในระบบดังกล่าว การเกิดออกซิเดชันเกิดขึ้นที่โลหะหนึ่ง และการลดลงเกิดขึ้นที่อีกโลหะหนึ่ง
สำคัญ! อิเล็กโทรดที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเรียกว่าแอโนด อิเล็กโทรดที่เกิดการรีดักชันคือแคโทด
จากหนังสือเรียนวิชาเคมีของโรงเรียน เป็นที่ทราบกันดีว่าตัวอย่างของเซลล์กัลวานิกทองแดง-สังกะสี ซึ่งทำงานได้เนื่องจากพลังงานของปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีกับคอปเปอร์ซัลเฟต ในอุปกรณ์จาโคบี-แดเนียล แผ่นทองแดงวางอยู่ในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต (อิเล็กโทรดทองแดง) แผ่นสังกะสีจุ่มลงในสารละลายซิงค์ซัลเฟต (อิเล็กโทรดสังกะสี) อิเล็กโทรดสังกะสีจะปล่อยไอออนบวกให้กับสารละลาย ทำให้เกิดประจุบวกมากเกินไป และที่อิเล็กโทรดทองแดง สารละลายจะหมดลงในไพเพอร์ สารละลายนี้จะมีประจุลบ
การปิดวงจรภายนอกทำให้อิเล็กตรอนไหลจากอิเล็กโทรดสังกะสีไปยังอิเล็กโทรดทองแดง ความสัมพันธ์สมดุลที่ขอบเขตเฟสถูกขัดจังหวะ เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดิวซ์
พลังงานของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเองจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
หากปฏิกิริยาเคมีถูกกระตุ้นโดยพลังงานภายนอกของกระแสไฟฟ้า กระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรลิซิสจะเกิดขึ้น กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิสเป็นการย้อนกลับของกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเซลล์กัลวานิก
ความสนใจ! อิเล็กโทรดที่มีการลดลงเรียกอีกอย่างว่าแคโทด แต่ในอิเล็กโทรลิซิสจะมีประจุลบในขณะที่แอโนดมีประจุบวก
การประยุกต์ใช้ในไฟฟ้าเคมี
แอโนดและแคโทดมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง:
- อิเล็กโทรลิซิส;
- การสกัดด้วยไฟฟ้า;
- ไฟฟ้า;
- อิเล็กโทรไทป์
โลหะได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของสารประกอบหลอมเหลวและสารละลายที่เป็นน้ำ โลหะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกและแยกส่วนประกอบที่มีคุณค่าออกมา (การกลั่นด้วยไฟฟ้า) แผ่นหล่อจากโลหะที่จะทำความสะอาด พวกมันถูกวางไว้เป็นแอโนดในอิเล็กโทรไลเซอร์ ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า โลหะจะเกิดการละลาย ไอออนบวกของมันจะเข้าสู่สารละลายและถูกปล่อยออกมาที่แคโทด ทำให้เกิดการสะสมของโลหะบริสุทธิ์ สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในแผ่นโลหะที่ไม่สะอาดเดิมอาจไม่ละลายในสภาพที่เป็นตะกอนแอโนดหรือผ่านเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์เมื่อขจัดออก ทองแดง นิกเกิล ตะกั่ว ทอง เงิน ดีบุก ผ่านการกลั่นด้วยไฟฟ้า
การสกัดด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการแยกโลหะออกจากสารละลายในระหว่างการแยกด้วยไฟฟ้า เพื่อให้โลหะกลายเป็นสารละลาย จะได้รับการบำบัดด้วยรีเอเจนต์พิเศษ ในระหว่างกระบวนการ โลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงจะตกตะกอนที่แคโทด นี่คือวิธีการได้สังกะสี ทองแดง แคดเมียม
เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน ให้ความแข็งแรง ในการตกแต่งผลิตภัณฑ์ พื้นผิวของโลหะหนึ่งถูกปกคลุมด้วยชั้นของอีกชั้นหนึ่ง กระบวนการนี้เรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า
การชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการในการรับสำเนาโลหะจากวัตถุจำนวนมากโดยการวางตำแหน่งอิเล็กโทรดของโลหะ
การประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศ
หลักการทำงานของแคโทดและแอโนดในอุปกรณ์สูญญากาศสามารถแสดงได้ด้วยหลอดอิเล็กตรอนดูเหมือนภาชนะปิดผนึกอย่างผนึกแน่นที่มีชิ้นส่วนโลหะอยู่ภายใน อุปกรณ์นี้ใช้เพื่อแก้ไข สร้าง และแปลงสัญญาณไฟฟ้า ตามจำนวนอิเล็กโทรดมี:
- ไดโอด;
- ไตรโอด;
- เทโทรด;
- เพนโทด ฯลฯ
ไดโอดเป็นอุปกรณ์สูญญากาศที่มีอิเล็กโทรดสองขั้วคือแคโทดและแอโนด แคโทดเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งพลังงาน แอโนด - กับขั้วบวก จุดประสงค์ของแคโทดคือการปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อถูกความร้อนจากกระแสไฟฟ้าจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะสร้างประจุช่องว่างระหว่างแคโทดและแอโนด อิเล็กตรอนที่เร็วที่สุดจะพุ่งไปที่แอโนดเพื่อเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นเชิงลบของประจุในอวกาศ แอโนดรับอนุภาคเหล่านี้ กระแสแอโนดถูกสร้างขึ้นในวงจรภายนอก การไหลแบบอิเล็กทรอนิกส์ถูกควบคุมโดยอิเล็กโทรดเพิ่มเติมโดยการใช้ศักย์ไฟฟ้ากับพวกมัน โดยใช้ไดโอด กระแสสลับจะถูกแปลงเป็นกระแสตรง
การประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
วันนี้มีการใช้ไดโอดประเภทเซมิคอนดักเตอร์
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณสมบัติของไดโอดที่จะส่งกระแสไปในทิศทางไปข้างหน้าและไม่ผ่านในทิศทางตรงกันข้ามถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย
การทำงานของ LED ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของผลึกเซมิคอนดักเตอร์ที่จะเรืองแสงเมื่อกระแสไหลผ่านจุดต่อ p-n ในทิศทางไปข้างหน้า
แหล่งไฟฟ้ากระแสตรงแบบกัลวานิก - แบตเตอรี่
แหล่งเคมีของกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้เรียกว่าแบตเตอรี่ ซึ่งจะถูกชาร์จและใช้งานซ้ำๆ
ระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วจะเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ตะกั่วโลหะออกซิไดซ์ บริจาคอิเล็กตรอน ลดตะกั่วไดออกไซด์ ซึ่งรับอิเล็กตรอน โลหะตะกั่วในแบตเตอรี่เป็นขั้วบวกและมีประจุลบ ตะกั่วไดออกไซด์เป็นแคโทดและมีประจุบวก
เมื่อแบตเตอรี่หมด สารของแคโทดและแอโนดและอิเล็กโทรไลต์ กรดซัลฟิวริกจะถูกบริโภค ในการชาร์จแบตเตอรี่ ให้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสไฟ (บวก บวก ลบ ถึง ลบ) ทิศทางของกระแสไฟฟ้าตอนนี้กลับเป็นตรงกันข้ามกับตอนที่แบตเตอรี่หมด กระบวนการไฟฟ้าเคมีบนอิเล็กโทรดจะ "ย้อนกลับ" ตอนนี้อิเล็กโทรดตะกั่วกลายเป็นแคโทด กระบวนการรีดักชันจะเกิดขึ้น และตะกั่วไดออกไซด์จะกลายเป็นแอโนดด้วยกระบวนการออกซิเดชัน แบตเตอรี่จะสร้างสารที่จำเป็นสำหรับการทำงานขึ้นมาใหม่
ทำไมถึงมีความสับสน?
ปัญหาเกิดขึ้นจากการที่สัญญาณประจุบางอย่างไม่สามารถติดแน่นกับขั้วบวกหรือแคโทด บ่อยครั้งที่แคโทดเป็นอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก และแอโนดเป็นขั้วลบ บ่อยครั้ง แต่ไม่เสมอไป ทุกอย่างขึ้นอยู่กับกระบวนการที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด
ความสนใจ! ส่วนที่วางอยู่ในอิเล็กโทรไลต์สามารถเป็นได้ทั้งขั้วบวกและขั้วลบ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของกระบวนการ: คุณต้องใส่โลหะอีกชั้นหนึ่งหรือถอดออก
วิธีการระบุขั้วบวกและแคโทด
ในทางไฟฟ้าเคมี แอโนดคืออิเล็กโทรดที่เกิดกระบวนการออกซิเดชัน แคโทดคืออิเล็กโทรดที่เกิดรีดักชัน
ในไดโอด ก๊อกเรียกว่าแอโนดและแคโทด กระแสจะไหลผ่านไดโอดหากต่อขั้วบวกกับขั้วบวก ขั้วลบจะอยู่ที่ขั้วลบ
สำหรับ LED ใหม่ที่มีหน้าสัมผัสแบบไม่เจียระไน ขั้วบวกและแคโทดจะถูกกำหนดโดยสายตา แคโทดจะสั้นลง
หากผู้ติดต่อถูกตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่จะช่วยได้ แสงจะปรากฏขึ้นเมื่อขั้วตรงกัน
ป้ายแอโนดและแคโทด
ในวิชาไฟฟ้าเคมี ถูกต้องมากกว่าที่จะไม่พูดถึงสัญญาณของประจุของอิเล็กโทรด แต่เกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้น ปฏิกิริยารีดักชันเกิดขึ้นที่แคโทด และปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นที่แอโนด
ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า สำหรับการไหลของกระแส แคโทดเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งกำเนิดกระแส แอโนดกับขั้วบวก
บทความที่คล้ายกัน:
