Quienes se dedican a la electrónica práctica necesitan conocer el ánodo y el cátodo de la fuente de energía. ¿Cómo y cómo se llama? ¿Por qué es así? Se profundizará en el tema no sólo desde el punto de vista de la radioafición, sino también de la química. La explicación más popular es la siguiente: el ánodo es el electrodo positivo y el cátodo es el negativo. Desgraciadamente, esto no siempre es cierto ni incompleto. Para poder determinar el ánodo y el cátodo es necesario tener una base teórica y saber qué y cómo. Veamos esto dentro del artículo.
Ánodo
Pasemos a GOST 15596-82, que trata sobre productos químicos. Nos interesa la información publicada en la tercera página. Según GOST, el ánodo es el electrodo negativo. ¡Eso es todo! ¿Por qué exactamente? El caso es que es a través de él que la corriente eléctrica ingresa desde el circuito externo a la propia fuente. Como ves, no todo es tan fácil como parece a primera vista. Es recomendable examinar detenidamente las imágenes presentadas en el artículo si el contenido parece demasiado complejo; le ayudarán a comprender lo que el autor quiere transmitirle.
Cátodo
Todavía nos referimos al mismo GOST 15596-82. El electrodo positivo de una fuente de corriente química es aquel por el cual, al descargarse, sale al circuito externo. Como puede ver, los datos contenidos en GOST 15596-82 consideran la situación desde una perspectiva diferente. Por ello, hay que tener mucho cuidado a la hora de consultar con otras personas sobre determinados diseños.
La aparición de términos.
Fueron introducidos por Faraday en enero de 1834 para evitar ambigüedades y lograr una mayor precisión. También ofreció su propia versión de memorización utilizando el ejemplo del Sol. Entonces, su ánodo es el amanecer. El sol sube (entra corriente). El cátodo es el enfoque. El sol se pone (la corriente se apaga).
Ejemplo de tubo de radio y diodo.
Sigamos averiguando qué se usa para denotar qué. Digamos que tenemos uno de estos consumidores de energía en estado abierto (directamente conectado). Entonces, desde el circuito externo del diodo, la corriente eléctrica ingresa al elemento a través del ánodo. Pero no te confundas con esta explicación con la dirección de los electrones. La corriente eléctrica sale del elemento utilizado a través del cátodo hacia el circuito externo. La situación que se ha desarrollado ahora recuerda a los casos en los que la gente mira una imagen al revés. Si estas designaciones son complejas, recuerde que sólo los químicos deben entenderlas de esta manera. Ahora hagamos el cambio inverso. Notarás que los diodos semiconductores prácticamente no conducen corriente. La única excepción posible aquí es un desglose inverso de los elementos. Y los diodos de vacío eléctricos (kenotrones, tubos de radio) no conducirán corriente inversa en absoluto. Por tanto, se considera (condicionalmente) que no los atraviesa. Por lo tanto, formalmente, los terminales de ánodo y cátodo del diodo no cumplen sus funciones.
¿Por qué hay confusión?
Específicamente, para facilitar el aprendizaje y la aplicación práctica, se decidió que los elementos de diodo de los nombres de los pines no cambiarán dependiendo de su circuito de conexión, y estarán “unidos” a los pines físicos. Pero esto no se aplica a las baterías. Entonces, para los diodos semiconductores todo depende del tipo de conductividad del cristal. En los tubos de vacío, esta cuestión está ligada al electrodo, que emite electrones en el lugar donde se encuentra el filamento. Por supuesto, aquí hay ciertos matices: por ejemplo, a través de un supresor y un diodo zener, puede fluir un poco de corriente inversa, pero aquí hay detalles que claramente están fuera del alcance del artículo.
Entendiendo la batería eléctrica
Este es un ejemplo verdaderamente clásico de una fuente química de corriente eléctrica que es renovable. La batería está en uno de dos modos: carga/descarga. En ambos casos habrá una dirección diferente de la corriente eléctrica. Pero tenga en cuenta que la polaridad de los electrodos no cambiará. Y pueden actuar en diferentes roles:
- Durante la carga, el electrodo positivo recibe corriente eléctrica y es el ánodo, y el electrodo negativo la libera y se llama cátodo.
- Si no hay movimiento sobre ellos, no tiene sentido hablar de ellos.
- Durante una descarga, el electrodo positivo libera corriente eléctrica y es el cátodo, y el electrodo negativo la recibe y se llama ánodo.
Digamos unas palabras sobre electroquímica.
Aquí se utilizan definiciones ligeramente diferentes. Así, el ánodo se considera como un electrodo donde tienen lugar los procesos oxidativos. Y recordando tu curso de química del colegio, ¿puedes responder qué pasa en la otra parte? El electrodo sobre el que se producen los procesos de reducción se llama cátodo. Pero no hay conexión con dispositivos electrónicos. Veamos el valor de las reacciones redox para nosotros:
- Oxidación. Se produce el proceso en el que una partícula cede un electrón. El neutro se convierte en ion positivo y el negativo se neutraliza.
- Recuperación. Se produce el proceso por el cual la partícula recibe un electrón. El positivo se convierte en un ion neutro y luego en un ion negativo cuando se repite.
- Ambos procesos están interconectados (por lo tanto, el número de electrones que se dan es igual al número de ellos que se suman).
Faraday también introdujo nombres para los elementos que participan en reacciones químicas:
- Cationes. Se llama así a los iones cargados positivamente que se mueven hacia el polo negativo (cátodo).
- Aniones. Se llama así a los iones cargados negativamente que se mueven en la solución electrolítica hacia el polo positivo (ánodo).
¿Cómo ocurren las reacciones químicas?
Las semireacciones de oxidación y reducción están separadas en el espacio. La transferencia de electrones entre el cátodo y el ánodo no se realiza directamente, sino gracias al conductor del circuito externo, sobre el que se crea una corriente eléctrica. Aquí se puede observar la transformación mutua de formas de energía eléctrica y química. Por lo tanto, para formar un circuito externo de un sistema a partir de conductores de diversos tipos (que son los electrodos del electrolito), es necesario utilizar metal. Verá, existe el voltaje entre el ánodo y el cátodo, además de un matiz. Y si no hubiera ningún elemento que les impidiera producir directamente el proceso necesario, entonces el valor de las fuentes de corriente química sería muy bajo. Y así, gracias a que la carga necesita pasar por ese circuito, el equipo quedó armado y funcionando.
Qué es qué: paso 1
Ahora definamos qué es qué. Tomemos una celda galvánica de Jacobi-Daniel. Por un lado consta de un electrodo de zinc sumergido en una solución de sulfato de zinc. Luego viene la partición porosa. Y en el otro lado hay un electrodo de cobre, que se encuentra en la solución. Entran en contacto entre sí, pero las características químicas y la partición impiden que se mezclen.
Paso 2: Proceso
El zinc se oxida y los electrones pasan a través del circuito externo hasta el cobre. Resulta que la celda galvánica tiene un ánodo cargado negativamente y un cátodo cargado positivamente. Además, este proceso sólo puede ocurrir en los casos en que los electrones tienen un lugar a donde "ir". El hecho es que la presencia de "aislamiento" impide pasar directamente de un electrodo a otro.
Paso 3: electrólisis
Veamos el proceso de electrólisis. La instalación para su paso es un recipiente en el que se encuentra una solución o electrolito fundido. Se introducen dos electrodos en él. Están conectados a una fuente de alimentación de CC. El ánodo en este caso es el electrodo que está conectado al polo positivo. Aquí es donde ocurre la oxidación. El electrodo cargado negativamente es el cátodo. Aquí es donde tiene lugar la reacción de reducción.
Paso 4: Por último
Por tanto, al operar con estos conceptos, siempre es necesario tener en cuenta que el ánodo no se utiliza en el 100% de los casos para designar el electrodo negativo. Además, el cátodo puede perder periódicamente su carga positiva. Todo depende del proceso que se esté produciendo en el electrodo: reducción u oxidación.
Conclusión
Así es todo: no es muy difícil, pero tampoco se puede decir que sea sencillo. Hemos analizado la celda galvánica, el ánodo y el cátodo desde el punto de vista del circuito, y ahora no debería tener ningún problema para conectar las fuentes de alimentación a los sistemas operativos. Y por último, necesitas dejar un poco más de información que sea valiosa para ti. Siempre hay que tener en cuenta la diferencia que marca el ánodo. La cuestión es que el primero siempre será un poco grande. Esto se debe a que la eficiencia no funciona al 100% y parte de las cargas se disipan. Es por esto que puedes ver que las baterías tienen un límite en la cantidad de veces que se pueden cargar y descargar.
Entre los términos de ingeniería eléctrica se encuentran conceptos como ánodo y cátodo. Esto se aplica a las fuentes de alimentación, la galvanoplastia, la química y la física. El término también se encuentra en la electrónica de vacío y semiconductores. Denota los terminales o contactos de los dispositivos y qué signo eléctrico tienen. En este artículo te contamos qué son un ánodo y un cátodo, y también cómo determinar dónde están ubicados en el electrolizador, el diodo y la batería, qué es una ventaja y cuál es una desventaja.
Electroquímica y galvanoplastia.
La electroquímica tiene dos ramas principales:
- Celdas galvánicas: producción de electricidad mediante una reacción química. Estos artículos incluyen pilas y acumuladores. A menudo se les llama fuentes de corriente química.
- La electrólisis es el efecto de la electricidad sobre una reacción química; en palabras simples, algún tipo de reacción se inicia utilizando una fuente de energía.
Consideremos la reacción redox en una celda galvánica, entonces ¿qué procesos tienen lugar en sus electrodos?
- Ánodo– electrodo sobre el que se observa reacción de oxidación, es decir, el dona electrones. El electrodo en el que se produce la reacción de oxidación se llama agente reductor.
- Cátodo– el electrodo sobre el que se produce el flujo reacción de recuperación, es decir, el acepta electrones. El electrodo en el que se produce la reacción de reducción se llama agente oxidante.
Esto plantea la pregunta: ¿dónde está el plus y el menos de la batería? Según la definición, una celda galvánica el ánodo cede electrones.
¡Importante! GOST 15596-82 da la definición oficial de los nombres de los terminales de las fuentes de corriente química; en resumen, el más está en el cátodo y el menos, en el ánodo.
En este caso, se considera el flujo de corriente eléctrica. a través de un conductor de circuito externo de oxidante (cátodo) A restaurador (ánodo). Dado que los electrones en un circuito fluyen de menos a más, y la corriente eléctrica viceversa, entonces el cátodo es positivo y el ánodo es negativo.
Atención:¡La corriente siempre fluye hacia el ánodo!
O lo mismo en el diagrama:
El proceso de electrólisis o carga de baterías.
Estos procesos son similares e inversos a una celda galvánica, ya que aquí la energía no se suministra mediante una reacción química, sino que por el contrario, la reacción química se produce debido a una fuente externa de electricidad.
En este caso, el plus de la fuente de energía todavía se llama cátodo y el menos, ánodo. Pero los contactos de la celda galvánica cargada o los electrodos del electrolizador ya tendrán nombres opuestos, ¡averigüemos por qué!
¡Importante! Cuando se descarga una celda galvánica, el ánodo es negativo, el cátodo es positivo y durante la carga es al revés.
Dado que la corriente del terminal positivo de la fuente de energía fluye al terminal positivo de la batería, esta última ya no puede ser el cátodo. Teniendo en cuenta lo anterior, podemos concluir que en este caso los electrodos de la batería cambian condicionalmente de lugar durante la carga.
Luego, a través del electrodo de la celda galvánica cargada, por el que fluye la corriente eléctrica, se llama ánodo. Resulta que al cargar la batería, el plus se convierte en ánodo y el menos en cátodo.
Los procesos de deposición de metales como resultado de una reacción química bajo la influencia de una corriente eléctrica (electrólisis) se denominan galvanoplastia. Así, el mundo recibió joyas y piezas plateadas, doradas, cromadas o recubiertas con otros metales. Este proceso se utiliza tanto con fines decorativos como aplicados: para mejorar la resistencia a la corrosión de diversos componentes y conjuntos de mecanismos.
El principio de funcionamiento de las instalaciones de recubrimiento galvánico se basa en el uso como electrolito de soluciones de sales de los elementos con los que se recubrirá la pieza.
En galvanoplastia, el ánodo es también el electrodo al que está conectado el terminal positivo de la fuente de alimentación, respectivamente, el cátodo en este caso es el negativo. En este caso, el metal se deposita (reduce) sobre el electrodo negativo (reacción de reducción). Es decir, si quieres hacer un anillo bañado en oro con tus propias manos, conectale el terminal negativo de la fuente de alimentación y colócalo en un recipiente con la solución adecuada.
en electronica
Los electrodos o patas de los dispositivos electrónicos semiconductores y de vacío también suelen denominarse ánodo y cátodo. Consideremos la designación gráfica convencional de un diodo semiconductor en el diagrama:
Como vemos, el ánodo del diodo está conectado al positivo de la batería. Se llama así por la misma razón: en cualquier caso, la corriente fluye hacia este terminal del diodo. En un elemento real, hay una marca en el cátodo en forma de franja o punto.
El LED es similar. En los LED de 5 mm el interior es visible a través de la bombilla. La mitad más grande es el cátodo.
Lo mismo ocurre con el tiristor, la asignación de los terminales y el uso “unipolar” de estos componentes de tres patas lo convierten en un diodo controlado:
Para un diodo de vacío, el ánodo también está conectado al positivo y el cátodo al negativo, como se muestra en el siguiente diagrama. Aunque, cuando se aplica voltaje inverso, los nombres de estos elementos no cambiarán, a pesar del flujo de corriente eléctrica en la dirección opuesta, aunque sea insignificante.
La situación es diferente con elementos pasivos como condensadores y resistencias. Una resistencia no tiene un cátodo y un ánodo separados; la corriente puede fluir en cualquier dirección. Puedes poner cualquier nombre a sus conclusiones, dependiendo de la situación y del circuito en cuestión. Los condensadores no polares convencionales hacen lo mismo. Con menos frecuencia, esta separación por nombres de contactos se observa en los condensadores electrolíticos.
Conclusión
Entonces, resumamos respondiendo la pregunta: ¿cómo recordar dónde están el más y el menos entre el cátodo y el ánodo? Existe una regla mnemotécnica conveniente para la electrólisis, la carga de baterías, la galvanoplastia y los dispositivos semiconductores. Estas palabras con nombres similares tienen el mismo número de letras, como se ilustra a continuación:
En todos estos casos, la corriente sale del cátodo y fluye hacia el ánodo.
No te dejes confundir por la confusión: “¿por qué la batería tiene un cátodo positivo, pero cuando se carga se vuelve negativo?” Recuerde, para todos los elementos electrónicos, así como para electrolizadores y galvánicos; en general, para todos los consumidores de energía, el ánodo es el terminal conectado al positivo. Aquí terminan las diferencias, ahora te resultará más fácil descubrir qué es lo bueno y lo malo entre los terminales de elementos y dispositivos.
Ahora ya sabes qué son un ánodo y un cátodo y cómo recordarlos lo suficientemente rápido. ¡Esperamos que la información proporcionada haya sido útil e interesante para usted!
Materiales
Las reacciones químicas acompañadas de transferencia de electrones () se dividen en dos tipos: reacciones que ocurren espontáneamente y reacciones que ocurren cuando una corriente pasa a través de una solución o se funde. .
La solución de electrolito o masa fundida se coloca en un recipiente especial. baño electrolítico .
Corriente eléctrica - este es el movimiento ordenado de partículas cargadas: iones, electrones, etc. bajo la influencia de un campo eléctrico externo. Se crea un campo eléctrico en una solución o fusión de un electrolito. electrodos .
Electrodos- Se trata, por regla general, de varillas fabricadas de un material conductor de corriente eléctrica. Se colocan en una solución o se derriten. electrólito, y conectado a un circuito eléctrico con una fuente de energía.
En este caso, el electrodo cargado negativamente cátodo- atrae iones cargados positivamente - cationes. Electrodo cargado positivamente ( ánodo) atrae partículas cargadas negativamente ( aniones). El cátodo actúa como agente reductor y el ánodo actúa como agente oxidante.
Hay electrólisis con activo Y inerte electrodos. Electrodos activos (solubles) sufren transformaciones químicas durante el proceso de electrólisis. Suelen estar fabricados de cobre, níquel y otros metales. Electrodos inertes (insolubles) no están sujetos a transformaciones químicas. Están hechos de metales inactivos, p. platino, o grafito .
Electrólisis de soluciones.
Hay electrólisis solución o derretir sustancia química. Hay una sustancia química adicional en la solución: agua, que puede participar en reacciones redox.
Procesos catódicos
en solución sales el cátodo atrae cationes metálicos. Los cationes metálicos pueden actuar como agentes oxidantes. Las capacidades oxidantes de los iones metálicos varían. Para evaluar las capacidades redox de los metales, utilizan serie de voltaje electroquímico :
Cada metal se caracteriza por el valor de su potencial electroquímico. Cuanto menos potencial , aquellos más propiedades reparadoras metal y temas propiedades menos oxidantes el ion correspondiente de ese metal. Diferentes iones corresponden a diferentes valores de este potencial. El potencial electroquímico es un valor relativo. Se supone que el potencial electroquímico del hidrógeno es cero.
También hay moléculas cerca del cátodo. agua H2O. El agua contiene un agente oxidante: el ion H +.
Durante la electrólisis de soluciones salinas en el cátodo, se observan los siguientes patrones:
1. Si el metal está en sal - activo (hasta Al 3+ inclusive en el rango de tensión ), entonces en lugar del metal en el cátodo se reduce (descarga) hidrógeno, porque El hidrógeno tiene un potencial mucho mayor. Se produce el proceso de reducción del hidrógeno molecular del agua, con la formación de iones OH -, el ambiente cerca del cátodo es alcalino:
2H 2 O +2ē → H 2 + 2OH -
Por ejemplo, durante la electrólisis de una solución cloruro de sodio En el cátodo, sólo se reducirá el hidrógeno del agua.
2. Si el metal está en sal - actividad media (entre Al 3+ y H+), luego se restablece en el cátodo ( descargas) Y metal, Y hidrógeno, ya que el potencial de tales metales es comparable al potencial del hidrógeno:
Yo n+ + nē → Yo 0
Por ejemplo, durante la electrólisis de una solución de sulfato de hierro (II) en el cátodo se reducirá ( descargar) y hierro e hidrógeno:
Fe 2+ + 2ē → Fe 0
2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH —
3. Si el metal está en sal - inactivo (después del hidrógeno en la serie de metales electroquímicos estándar) , entonces el ion de dicho metal es un agente oxidante más fuerte que el ion hidrógeno y se reduce solo en el cátodo. metal:
Yo n+ + nē → Yo 0
Por ejemplo, durante la electrólisis de una soluciónsulfato de cobre (II)El cobre se reducirá en el cátodo:
Cu 2+ + 2ē → Cu 0
4. Si el cátodo se pone cationes de hidrógeno H+ , luego se reducen a hidrógeno molecular:
2H + + 2ē → H 2 0
Procesos anódicos
El ánodo cargado positivamente atrae aniones y moléculas de agua. El ánodo es un agente oxidante. Los agentes reductores son aniones del residuo ácido o moléculas de agua (debido al oxígeno en el estado de oxidación -2: H2O-2).
Durante la electrólisis de soluciones salinas. en el ánodo Se observan los siguientes patrones:
1. Si el ánodo se pone residuo ácido libre de oxígeno , luego se oxida a un estado libre (al estado de oxidación 0):
neMe n- – nē = neMe 0
Por ejemplo: durante la electrólisis de una solución de cloruro de sodio en el ánodo, los iones cloruro se oxidan:
2Cl — – 2ē = Cl 2 0
En efecto, si recordamos la Ley Periódica: A medida que aumenta la electronegatividad de un no metal, sus propiedades reductoras disminuyen.. Y el oxígeno es el segundo elemento con mayor electronegatividad. Por tanto, es más fácil oxidar casi cualquier no metal que el oxígeno. Es cierto, hay una cosa excepción. Probablemente ya lo hayas adivinado. Por supuesto que es fluoruro. Después de todo, la electronegatividad del flúor es mayor que la del oxígeno. De este modo, Durante la electrólisis de soluciones de fluoruro, son las moléculas de agua las que se oxidarán, no los iones de fluoruro. :
2H 2O-2 – 4ē → O 2 0 + 4H +
2. Si el ánodo se pone residuo ácido que contiene oxígeno o ion fluoruro , luego el agua se oxida con la liberación de oxígeno molecular:
2H 2O-2 – 4ē → O 2 0 + 4H +
3. Si el ánodo se pone ion hidróxidoluego se oxida y se libera oxígeno molecular:
4 O-2H –– 4ē → O 2 0 + 2H 2 O
4. Durante la electrólisis de soluciones. sales de ácidos carboxílicos sujeto a oxidación átomo de carbono del grupo carboxilo,Se libera dióxido de carbono y el alcano correspondiente.
Por ejemplo, durante la electrólisis de soluciones. acetatos Se liberan dióxido de carbono y etano:
2CH 3 C +3 OO – – 2ē → 2C +4 O 2 + CH 3 -CH 3
Procesos de electrólisis total.
Consideremos la electrólisis de soluciones de diversas sales.
Por ejemplo, electrólisis de solución sulfato de cobre. en el cátodo Los iones de cobre se reducen:
Cátodo (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0
en el ánodo las moleculas se oxidan agua:
Ánodo (+): 2H 2O-2 – 4ē → O 2 + 4H +
Los iones sulfato no participan en el proceso. Los escribiremos en la ecuación final con iones de hidrógeno en forma de ácido sulfúrico:
2 Cu 2+ SO 4+ 2H 2 O-2→ 2Cu0 + 2H 2 SO 4 + O 2 0
Electrólisis de solución cloruro de sodio se ve así:
en el cátodo está siendo restaurado hidrógeno:
Cátodo (–):
en el ánodo oxidar iones cloruro:
Ánodo (+): 2Cl – – 2ē → Cl 2 0
Los iones de sodio no participan en el proceso de electrólisis. Los escribimos con aniones hidróxido en la ecuación general de electrólisis en solución. cloruro de sodio:
2H + 2 O +2NaCl – → H 2 0 + 2NaOH + Cl 2 0
Próximo ejemplo carbonato de potasio.
en el cátodo está siendo restaurado hidrógeno de agua:
Cátodo (–): 2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH –
en el ánodo oxidar moleculas de agua a molecular oxígeno:
Ánodo (+): 2H 2O-2 – 4ē → O 2 0 + 4H +
Así, cuando
2H2+O-2 → 2H 2 0 + O 2 0
Otro ejemplo: electrólisis de solución acuosa cloruro de cobre (II).
en el cátodo está siendo restaurado cobre:
Cátodo (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0
en el ánodo oxidar iones cloruro a molecular cloro:
Ánodo (+): 2Cl – – 2ē → Cl 2 0
Así, cuando electrólisis de solución de carbonato de potasio Los iones de potasio y los iones de carbonato no participan en el proceso. La electrólisis del agua ocurre:
Cu 2+ Cl2– → Cu 0 + Cl 2 0
Algunos ejemplos más: electrólisis de una solución de hidróxido de sodio.
en el cátodo está siendo restaurado hidrógeno del agua:
Cátodo (–): 2H + 2 O +2ē → H 2 0 + 2OH –
en el ánodo oxidar iones de hidróxido a molecular oxígeno:
Ánodo (+): 4O-2H –– 4ē → O 2 0 + 2H 2 O
Así, cuando electrólisis de solución de hidróxido de sodio el agua se descompone; los cationes de sodio no participan en el proceso:
2H2+O-2 → 2H 2 0 + O 2 0
Electrólisis de masas fundidas
Durante la electrólisis de la masa fundida, los aniones de los residuos ácidos se oxidan en el ánodo y los cationes metálicos se reducen en el cátodo. No hay moléculas de agua en el sistema.
Por ejemplo: electrólisis en fusión cloruro de sodio. en el cátodo Los cationes de sodio se reducen:
Cátodo (–): Na + + ē → Na 0
en el ánodo los aniones se oxidan cloro:
Ánodo (+): 2Cl – – 2ē → Cl 2 0
derretir cloruro de sodio:
2Na+CL – → 2Na 0 + Cl 2 0
Otro ejemplo: electrólisis en fusión hidróxido de sodio. en el cátodo Los cationes de sodio se reducen:
Cátodo (–): Na + + ē → Na 0
en el ánodo oxidar iones de hidróxido:
Ánodo (+): 4OH – – 4ē → O 2 0+2H2O
Ecuación resumida de la electrólisis. fusión de hidróxido de sodio:
4Na+OH – → 4Na 0 + O 2 0 +2H2O
Muchos metales se producen industrialmente mediante electrólisis de masas fundidas.
Por ejemplo , aluminio obtenido por electrólisis de solución óxido de aluminio en criolita fundida. Criolita– El Na 3 se funde a una temperatura más baja (1100 o C) que el óxido de aluminio (2050 o C). Y el óxido de aluminio se disuelve bien en criolita fundida.
En solución de criolita, el óxido de aluminio se disocia en iones:
Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-
en el cátodo Los cationes de aluminio se reducen:
Cátodo (–): Al 3+ + 3ē → Al 0
en el ánodo oxidar iones de aluminato:
Ánodo (+): 4AlO 3 3 – – 12ē → 2Al 2 O 3 + 3O 2 0
La ecuación general para la electrólisis de una solución de óxido de aluminio en criolita fundida:
2Al 2 O 3 = 4Al 0 + 3O 2 0
En la industria, las barras de grafito se utilizan como electrodos en la electrólisis del óxido de aluminio. En este caso, los electrodos se oxidan (queman) parcialmente con el oxígeno liberado:
C0+ O 2 0 = C +4 O 2 -2
Electrólisis con electrodos solubles.
Si el material del electrodo está hecho del mismo metal que está presente en la solución en forma de sal o de un metal más activo, entonces descarga en el ánodo no moléculas de agua o aniones, sino Las partículas del propio metal se oxidan. como parte del electrodo.
Por ejemplo, considere la electrólisis de una solución de sulfato de cobre (II) con electrodos de cobre.
en el cátodo se descargan iones cobre de la solución:
Cátodo (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0
en el ánodo Las partículas de cobre se oxidan. electrodo :
Ánodo (+): Cu 0 – 2ē → Cu 2+
Por ejemplo, durante el refinado electrolítico de metales (cobre, níquel, etc.), el metal purificado se deposita sobre el cátodo.
Cátodo en dispositivos electrónicos al vacío.
Cátodo para dispositivos semiconductores
Signo de ánodo y cátodo
En la literatura, existen diferentes designaciones para el signo del cátodo: "-" o "+", que está determinado, en particular, por las características de los procesos considerados.
En electroquímica, generalmente se acepta que el cátodo es el electrodo sobre el que se produce el proceso de reducción y el ánodo es aquel donde se produce el proceso de oxidación. Cuando un electrolizador está funcionando (por ejemplo, al refinar cobre), una fuente de corriente externa proporciona un exceso de electrones (carga negativa) en uno de los electrodos, aquí es donde se reduce el metal, este es el cátodo; El otro electrodo asegura la falta de electrones y la oxidación del metal; este es el ánodo.
En ingeniería eléctrica, el cátodo es un electrodo negativo, la corriente fluye del ánodo al cátodo, los electrones, respectivamente, y viceversa.
Ver también
Literatura
Campo de golf
- Recomendaciones IUPAC para la elección del signo para los valores de corrientes anódicas y catódicas.
Fundación Wikimedia.
2010.:Sinónimos
Vea qué es "cátodo" en otros diccionarios: - (Ascendencia griega kathodos). El polo de un par galvánico opuesto al ánodo. Diccionario de palabras extranjeras incluidas en el idioma ruso. Chudinov A.N., 1910. CÁTODO en celdas galvánicas y columna voltaica, el polo negativo, es decir, el final... ...
cátodo Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa. - a, m. Inglés cátodo gr. kathodos camino hacia abajo, descenso. Un electrodo conectado al polo negativo de una fuente de corriente (a diferencia del ánodo). BAS 1. En el funcionamiento de dispositivos como una batería galvánica, no existe polaridad y puede haber... ...
cátodo Diccionario histórico de galicismos de la lengua rusa. - cátodo Pieza plana obtenida por electrólisis, destinada a la refundición. [GOST 25501 82] cátodo Electrodo negativo de un tubo de rayos X [Sistema de prueba no destructivo. Tipos (métodos) y tecnología... ...
Guía del traductor técnico - (del griego kathodes, movimiento descendente, retorno; el término fue propuesto por el físico inglés M. Faraday en 1834), 1) el electrodo negativo de un vacío eléctrico o dispositivo de descarga de gas, que sirve como fuente de electrones, que aseguran la conductividad del interelectrodo pr... ...
Enciclopedia física Diccionario emisor de sinónimos rusos. cátodo sustantivo, número de sinónimos: 4 cátodo térmico (1) ...
Diccionario de sinónimos CÁTODO - CÁTODO, el electrodo conectado al terminal negativo de la batería. Si dos placas metálicas conectadas a los polos de una batería se sumergen en un líquido, la diferencia entre el cátodo y el ánodo será la siguiente: si las placas de las que están hechos los electrodos...
cátodo Gran enciclopedia médica - dispositivo de vacío eléctrico; cátodo Electrodo cuyo objetivo principal suele ser la emisión de electrones durante una descarga eléctrica...
- (del griego kathodos, movimiento descendente, retorno), un electrodo de un dispositivo o dispositivo electrónico o eléctrico (por ejemplo, un dispositivo de electrovacío, una celda galvánica, un baño electrolítico), caracterizado porque el movimiento ... ... enciclopedia moderna
- (del griego kathodos, bajar, regresar), en sentido amplio, el electrodo de diversos dispositivos o instrumentos radioeléctricos y eléctricos (tubos electrónicos, celdas galvánicas, baños electrolíticos, etc.), caracterizado por el hecho de que el movimiento. . Gran diccionario enciclopédico
CÁTODO, ELECTRODO cargado negativamente en una celda electrolítica o TUBO ELECTRÓNICO. Durante el proceso de ELECTRÓLISIS (donde se utiliza energía eléctrica para efectuar cambios químicos), se atraen iones cargados positivamente... ... Diccionario enciclopédico científico y técnico.
CÁTODO, cátodo, hombre. (Griego kathodos regresa) (físico). Electrodo negativo; hormiga. ánodo. Diccionario explicativo de Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940… Diccionario explicativo de Ushakov
Libros
- Métodos de física experimental en tecnologías seleccionadas para la protección de la naturaleza y los humanos: Monografía, Korzhavyi Alexey Pavlovich. El libro describe métodos seleccionados de física experimental, creados sobre la base de microondas al vacío, láseres de descarga de gas y dispositivos sellados para proteger el medio ambiente natural y...
El cátodo es el electrodo del dispositivo que está conectado al polo negativo de la fuente de corriente. El ánodo es todo lo contrario. Este es el electrodo del dispositivo conectado al polo positivo de la fuente de corriente.
¡Prestar atención! Para que sea más fácil recordar la diferencia entre ellos, utilice una hoja de referencia. Las palabras "cátodo" - "menos", "ánodo" - "más" tienen el mismo número de letras.
Aplicación en electroquímica
En esta rama de la química, un cátodo es un conductor eléctrico (electrodo) cargado negativamente que atrae iones (cationes) cargados positivamente durante los procesos de oxidación y reducción.
El refinado electrolítico es la electrólisis de aleaciones y soluciones acuosas. La mayoría de los metales no ferrosos se someten a este tipo de limpieza. El refinado electrolítico produce metal de alta pureza. Así, la pureza del cobre después del refinado alcanza el 99,99%.
Durante el refinado o la purificación tiene lugar un proceso electrolítico en el conductor eléctrico positivo. Durante este proceso, el metal con impurezas se coloca en un electrolizador y se convierte en un ánodo. Estos procesos se llevan a cabo utilizando una fuente externa de energía eléctrica y se denominan reacciones de electrólisis. Se llevan a cabo en electrolizadores. Funciona como una bomba eléctrica, bombeando partículas cargadas negativamente (electrones) hacia el conductor negativo y retirándolo del ánodo. No importa de dónde venga la corriente.
En el cátodo, el metal se limpia de impurezas extrañas. Un cátodo simple está hecho de tungsteno, a veces de tantalio. La ventaja de un electrodo negativo de tungsteno es la durabilidad de su fabricación. Las desventajas incluyen baja eficiencia y rentabilidad. Los cátodos complejos tienen diferentes estructuras. Muchos de estos tipos de conductores tienen una capa especial aplicada al metal desnudo en la parte superior, lo que permite un mayor rendimiento a temperaturas relativamente bajas. Son muy económicos. Su desventaja es que su rendimiento no es muy estable.
El metal puro acabado también se llama cátodo. Por ejemplo, un cátodo de zinc o platino. En la producción, el conductor negativo se separa de la base del cátodo mediante máquinas peladoras de cátodos.
Cuando se eliminan partículas cargadas negativamente de un conductor eléctrico, se crea un ánodo sobre él, y cuando se bombean partículas cargadas negativamente sobre un conductor eléctrico, se crea un cátodo. Durante la electrólisis del metal que se está purificando, sus iones positivos atraen partículas cargadas negativamente al conductor negativo y se produce un proceso de reducción. Los ánodos más utilizados son:
- zinc;
- cadmio;
- cobre;
- níquel;
- estaño;
- oro;
- plata;
- platino.
Los ánodos de zinc se utilizan con mayor frecuencia en la producción. Ellos son:
- arrollado;
- elenco;
- esférico.
Los ánodos de zinc laminados son los más utilizados. También se utilizan níquel y cobre. Pero el cadmio casi nunca se utiliza debido a su toxicidad para el medio ambiente. Los ánodos de bronce y estaño se utilizan en la fabricación de placas de circuitos impresos electrónicos.
La galvanización (galvanostegia) es el proceso de aplicar una fina capa de metal a otro objeto para evitar la corrosión del producto, oxidación de contactos en electrónica, resistencia al desgaste y decoración. La esencia del proceso es la misma que durante el refinado.
Se utilizan zinc y estaño para aumentar la resistencia a la corrosión del producto. La galvanización puede ser en frío, en caliente, galvánica, térmica de gas y por difusión térmica. El oro se utiliza principalmente con fines protectores y decorativos. La plata aumenta la resistencia de los contactos de los aparatos eléctricos a la oxidación. Cromo: para aumentar la resistencia al desgaste y proteger contra la corrosión. El cromado le da a los productos un aspecto hermoso y costoso. Se utiliza para aplicar en manijas, grifos, llantas, etc. El proceso de cromado es tóxico, por lo que está estrictamente regulado por la legislación de diferentes países. La siguiente imagen muestra el método de galvanización con níquel.
Aplicación en dispositivos electrónicos de vacío.
Aquí el cátodo actúa como fuente de electrodos libres. Se forman al derribar el metal a altas temperaturas. El electrodo cargado positivamente atrae los electrones liberados por el conductor negativo. En diferentes dispositivos, los recopila en distintos grados. En los tubos de electrones atrae completamente las partículas cargadas negativamente, y en los dispositivos de rayos catódicos atrae parcialmente, formando un haz de electrones al final del proceso.
