Анод заряжен как: Страница не найдена — OdinElectric.ru

Анод заряжен как: Страница не найдена — OdinElectric.ru

Содержание

Анод — это… Что такое Анод?

Ано́д (др.-греч. ἄνοδος — движение вверх) — электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания. Электрический потенциал анода положителен по отношению к потенциалу катода.

Анод в электрохимии

При процессах электролиза (получение элементов из солевых растворов и расплавов под действием постоянного электрического тока), анод — электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть разрушение (растворение) анода, что используется, к примеру, при электрорафинировании металлов.

Аноды — множественное число слова «анод»; эта форма применяется преимущественно в металлургии, где применяются аноды для гальваники, используемые для нанесения на поверхность изделия слоя металла электрохимическим способом, либо для электрорафинирования, где металл с примесями растворяется на аноде и осаждается в очищенном виде на катоде. Основное распространение получили аноды из цинка (бывают сферические, литые и катаные, чаще используются последние), никеля, меди (среди которых отдельно выделяют медно-фосфористые, марки АМФ), кадмия (применение которых сокращается из-за экологической вредности), бронзы, олова (применяются при производстве печатных плат в радиоэлектронной промышленности), сплава свинца и сурьмы, серебра, золота и платины. Аноды из недрагоценных металлов применяются для повышения коррозионной стойкости, повышения эстетических свойств предметов и др. целей. Аноды из драгоценных металлов применяются гальваническим производством для повышения электропроводности изделий и др.

Анод в вакуумных электронных приборах

В вакуумных электронных приборах анод — электрод, который притягивает к себе летящие электроны, испущенные катодом. В электронных лампах и рентгеновских трубках конструкция анода такова, что он полностью поглощает электроны. А в электронно-лучевых приборах анод является элементом электронной пушки. Он поглощает лишь часть летящих электронов, формируя после себя электронный луч.

Анод у полупроводниковых приборов

Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключённый к положительному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака анода — «+» или «-», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов.

В электрохимии принято считать, что катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — тот, где протекает окисление[1]. При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод.

В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод.

В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора анод и катод меняются местами в зависимости от направления тока внутри аккумулятора[2][3].

В электротехнике анод — положительный электрод, ток течет от анода к катоду, электроны, соответственно, наоборот.

См. также

Литература

  1. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия : Учеб. для хим.-технолог. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1984. — С. 13.
  2. Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургиздат, 1963. — С. 131.
  3. Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. — Л. : Химия, 1981. — С. 405.

Ссылки

Анод и катод — что это и как 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:

  1. Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный его отпускает и именуется катодом.
  2. При отсутствии движения о них разговор вести нет смысла.
  3. 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:

  1. Окисление. Происходит процесс отдачи частицей электрона. Нейтральная превращается в положительный ион, а отрицательная нейтрализуется.
  2. Восстановление. Происходит процесс получения частицей электрона. Положительная превращается в нейтральный ион, а потом в отрицательный при повторении.
  3. 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:

  1. Катионы. Так называются положительно заряженные ионы, что двигаются в растворе электролита в сторону отрицательного полюса (катода).
  2. 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.

Что такое анод и катод, в чем их практическое применение

Анод и катод известны многим людям, даже тем, которые не связаны с электрикой или электроникой. Катод это электрод, имеющий отрицательный заряд, а анод заряжен положительно. Чтобы это легко и быстро запомнить, есть одно правило. В слове «катод» пять букв, также как и в слове «минус», а «анод» – четыре буквы, аналогично слову «плюс». Катоды и аноды используются для электролиза, в том числе для получения многих металлов, например алюминия. Они нашли широкое применения в современной промышленности, электроники и других сферах.

В статье будет подробно рассказано о том, что такое Анод и катод, а также для чего именно они нужны и какие физические законы за ними стоят. В качестве дополнения, настоящая статья имеет два ролика и статью, которую можно скачать по ссылке.

Анод и катод

Процессы, протекающие при электролизе

Электролиз получил широкое распространение в металлургии цветных металлов и в ряде химических производств. Такие металлы, как алюминий, цинк, магний, получают главным образом путем электролиза. Кроме того, электролиз используется для рафинирования (очистки) меди, никеля, свинца, а также для получения водорода, кислорода, хлора и ряда других химических веществ.

Сущность электролиза заключается в выделении из электролита при протекании через электролитическую ванну постоянного тока частиц вещества и осаждении их на погруженных в ванну электродах (электроэкстракция) или в переносе веществ с одного электрода через электролит на другой (электролитическое рафинирование). В обоих случаях цель процессов – получение возможно более чистых незагрязненных примесями веществ.

Любой электровакуумный прибор имеет электрод, предназначенный для испускания (эмиссии) электронов. Этот электрод называется катодом. Электрод, предназначенный для приема эмиттированных катодом электронов, называется анодом. На анод подают более высокий и положительный относительно катода потенциал.

В отличие от электронной электропроводности металлов в электролитах (растворах солей, кислот и оснований в воде и в некоторых других растворителях, а также в расплавленных соединениях) наблюдается ионная электропроводность. Электролиты являются проводниками второго рода. В этих растворах и расплавах имеет место электролитическая диссоциация – распад на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Химия электролиза.

Если в сосуд с электролитом – электролизер поместить электроды, присоединенные к электрическому источнику энергии, то в нем начнет протекать ионный ток, причем положительно заряженные ионы – катионы будут двигаться к катоду (это в основном металлы и водород), а отрицательно заряженные ионы – анионы (хлор, кислород) – к аноду. У анода анионы отдают свой заряд и превращаются в нейтральные частицы, оседающие на электроде. У катода катионы отбирают электроны у электрода и также нейтрализуются, оседая на нем, причем выделяющиеся на электродах газы в виде пузырьков поднимаются кверху.

Электрический ток во внешней цепи представляет собой движение электронов от анода к катоду. При этом раствор обедняется, и для поддержания непрерывности процесса электролиза приходится его обогащать. Так осуществляют извлечение тех или иных веществ из электролита (электроэкстракцию). Если же анод может растворяться в электролите по мере обеднения последнего, то частицы его, растворяясь в электролите, приобретают положительный заряд и направляются к катоду, на котором осаждаются, тем самым осуществляется перенос материала с анода на катод. Так как при этом процесс ведут так, чтобы содержащиеся в металле анода примеси не переносились на катод, такой процесс называется электролитическим рафинированием.

Если электрод поместить в раствор с ионами того же вещества, из которого он изготовлен, то при некотором потенциале между электродом и раствором не происходит ни растворения электрода, ни осаждения на нем вещества из раствора.

Такой потенциал называется нормальным потенциалом вещества. Если на электрод подать более отрицательный потенциал, то на нем начнется выделение вещества (катодный процесс), если же более положительный, то начнется его растворение (анодный процесс). Значение нормальных потенциалов зависит от концентрации ионов и температуры. Принято считать нормальный потенциал водорода за нуль. В табл. 1 даны нормальные электродные потенциалы некоторых водных растворов веществ при +25° С.

Если в электролите имеются ионы разных металлов, то первыми на катоде выделяются ионы, имеющие меньший отрицательный нормальный потенциал (медь, серебро, свинец, никель), щелочноземельные металлы выделить труднее всего. Кроме того, в водных растворах всегда имеются ионы водорода, которые будут выделяться ранее, чем все металлы, имеющие отрицательный нормальный потенциал, поэтому при электролизе последних значительная или даже большая часть энергии затрачивается на выделение водорода.

Два разнополярных электрода

Путем специальных мер можно воспрепятствовать в известных пределах выделению водорода, однако металлы с нормальным потенциалом меньше 1 В (например, магний, алюминий, щелочноземельные металлы) получить электролизом из водного раствора не удается. Их получают разложением расплавленных солей этих металлов. Нормальные электродные потенциалы веществ являются минимальными, при них начинается процесс электролиза, практически требуются большие значения потенциала для развития процесса.

Разность между действительным потенциалом электрода при электролизе и нормальным для него потенциалом называют перенапряжением. Оно увеличивает потери энергии при электролизе. С другой стороны, увеличивая перенапряжение для ионов водорода, можно затруднить его выделение на катоде, что позволяет получить электролизом из водных растворов ряд таких более отрицательных по сравнению с водородом металлов, как свинец, олово, никель, кобальт, хром и даже цинк. Это достигается ведением процесса при повышенных плотностях тока на электродах, а также введением в электролит некоторых веществ.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Течение катодных и анодных реакций при электролизе определяется следующими двумя законами Фарадея.

  • Масса вещества mэ, выделившегося при электролизе на катоде или перешедшего с анода в электролит, пропорциональна количеству прошедшего через электролит электричества Iτ: mэ = α/τ,здесь а – электрохимический эквивалент вещества, г/Кл.
  • Масса выделенного при электролизе вещества одним и тем же количеством электричества прямо пропорциональна атомной массе вещества А и обратно пропорциональна его валентности n: mэ= А / 96480n, здесь 96480 – число Фарадея, Кл х моль-1.

Таким образом, электрохимический эквивалент вещества α= А / 96480n представляет собой массу вещества в граммах, выделяемую единицей проходящего через электролитическую ванну количества электричества – кулоном (ампер-секундой).

Для меди А = 63,54, n =2, α =63,54/96480-2= 0,000329 г/Кл, для никеля α =0,000304 г/Кл, для цинка α=0,00034 г/Кл. В действительности масса выделившегося вещества всегда меньше указанной, что объясняется рядом побочных процессов, проходящих в ванне (например, выделением водорода на катоде), утечками тока и короткими замыканиями между электродами. Отношение массы фактически выделившегося вещества к массе его, которая должна была бы выделиться по закону Фарадея, носит название выхода вещества по току η1.

Следовательно, для реального процесса mэ = η1 х (А / 96480n) х It. Естественно, всегда η1<1. Выход по току существенно зависит от плотности тока на электроде. С увеличением плотности тока на электроде выход по току растет и повышается эффективность процесса.

Напряжение Uэл, которое необходимо подвести к электролизеру, состоит из: напряжения разложения Ер (разность потенциалов анодной и катодной реакций), суммы анодного и катодного перенапряжений падения напряжения в электролите Еп, падения напряжения в электролите Uэ = IRэп (Rэп – сопротивление электролита), падения напряжения в шинах, контактах, электродах Uс = I(Rш+Rк+Rэ). Получаем: Uэл = Ер + Еп + Uэ + Uс.

Устройство гальванической цепи.

Мощность, потребляемая при электролизе, равна: Рэл = IUэл = I(Ер + Еп + Uэ + Uс). Из этой мощности только первая составляющая расходуется на проведение реакций, остальные являются тепловыми потерями процесса. Лишь при электролизе расплавленных солей часть теплоты, выделяющейся в электролите IUэ, используется полезно, так как расходуется на расплавление загружаемых в электролизер солей.

Эффективность работы электролизной ванны, может быть оценена массой вещества в граммах, выделяемого на 1 Дж затраченной электроэнергии. Эта величина носит название выхода вещества по энергии.Ее можно найти по выражению qэ = (αη1)/Uэл100, здесь α – электрохимический эквивалент вещества, г/Кл, η1 – выход по току, Uэл – напряжение на электролизере, В.

Определение анода и катода

Для начала возьмем очень серьезный документ, который является ЗАКОНОМ для науки, техники и, конечно, школы. Это «ГОСТ 15596-82. ИСТОЧНИКИ ТОКА ХИМИЧЕСКИЕ.  Термины и определения». Там на странице 3 можно прочесть следующее: «Отрицательный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является анодом». То же самое, «Положительный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является катодом». (Термины выделены мной. БХ). Но тексты правила и ГОСТа противоречат друг-другу. В чем же дело?

Материал по теме: Как подключить конденсатор

А всё дело в том, что, например, деталь, опущенная в электролит для никелирования или для электрохимического полирования, может быть и анодом и катодом в зависимости от того наносится на нее другой слой металла или, наоборот, снимается. Электрический аккумулятор является классическим примером возобновляемого химического источника электрического тока. Он может быть в двух режимах – зарядки и разрядки. Направление электрического тока в этих разных случаях будет в самом аккумуляторе прямо противоположным, хотя полярность электродов не меняется.

В зависимости от этого назначение электродов будет разным. При зарядке положительный электрод будет принимать электрический ток, а отрицательный отпускать. При разрядке – наоборот. При отсутствии движения электрического тока разговоры об аноде и катоде бессмысленны.

«Поэтому, во избежание неясности и неопределенности, а также ради большей точности, – записал в своих исследованиях М.Фарадей в январе 1834г., – я в дальнейшем предполагаю применять термины, определение которых сейчас дам».

Каковы же причины введения новых терминов в науку Фарадеем? А вот они: «Поверхности, у которых, согласно обычной терминологии, электрический ток входит в вещество и из него выходит, являются весьма важными местами действия и их необходимо отличать от полюсов». В те времена после открытия Т. Зеебеком явления термоэлектричества имела хождение гипотеза о том, что магнетизм Земли обусловлен разностью температур полюсов и экватора, вследствие чего возникают токи вдоль экватора. Она не подтвердилась, но послужила Фарадею в качестве «естественного указателя» при создании новых терминов. Магнетизм Земли имеет такую полярность, как если бы электрический ток шел вдоль экватора по направлению кажущегося движения солнца.

Обозначение анода и катода

Фарадей записывает: «На основании этого представления мы предлагаем назвать ту поверхность, которая направлена на восток – анодом, а ту, которая направлена на запад – катодом». В основе новых терминов лежал древнегреческий язык и в переводе они значили: анод – путь (солнца) вверх, катод – путь (солнца) вниз.

В русском языке есть прекрасные термины ВОСХОД и ЗАХОД, которые легко применить для данного случая, но почему-то переводчики Фарадея этого не сделали. Мы же рекомендуем пользоваться ими, ибо в них корнем слова является ХОД и, во всяком случае, это напомнит пользователю термина, что без движения тока термин не применим. Для желающего проверить рассуждения создателя термина с помощью других правил, например правила пробочника, сообщаем, что северный магнитный полюс Земли лежит в Антарктиде, возле Южного географического полюса.

Ошибкам в применениях терминов АНОД и КАТОД нет числа. В том числе и в зарубежных справочниках и энциклопедиях. Поэтому в электрохимии пользуются другими определениями, более понятными читателю. У них анод – это электрод, где протекают окислительные процессы, а катод – это электрод, где протекают восстановительные процессы. В этой терминологии нет места электронным приборам, но при электротехнической терминологии указать анод радиолампы, например, легко. В него входит электрический ток. (Не путать с направлением электронов).

Как работает батарейка.

Основные свойства катодов

Любой электровакуумный прибор имеет электрод, предназначенный для испускания (эмиссии) электронов. Этот электрод называется катодом. Электрод, предназначенный для приема эмиттированных катодом электронов, называется анодом. На анод подают более высокий и положительный относительно катода потенциал. Катод должен отдавать с единицы поверхности большой ток эмиссии при возможно низкой температуре нагрева и обладать большим сроком службы. Нагрев катода в электровакуумном приборе производится протекающим по нему током.

Такие термоэлектронные катоды разделяются на две основные группы:

  • катоды прямого накала,
  • катоды косвенного накала (подогревные).

Катоды прямого накала представляют собой металлическую нить, которая непосредственно разогревается током накала и служит для излучения электронов.Поверхность излучения катодов прямого накала невелика, поэтому от них нельзя получить большой ток эмиссии. Малая теплоемкость нити не позволяет использовать для нагрева переменный ток. Кроме того, при нагреве переменным током температура катода не постоянна во времени, а следовательно, меняется во времени и ток эмиссии.

Положительным свойством катода прямого накала является его экономичность, которая достигается благодаря малому количеству тепла, излучаемого в окружающую среду вследствие малой поверхности катода. Катоды прямого накала изготовляются из вольфрамовой и никелевой проволоки. Однако большая работа выхода (W = 4,2÷4,5 в) определяет высокую рабочую температуру катода, вследствие чего катод становится неэкономичным. Для повышения экономичности катода вольфрамовую или никелевую проволоку (керн) «активируют» — покрывают пленкой другого элемента. Такие катоды называются активированными.

Если на поверхность керна нанесена электроположительная пленка (пленка из цезия, тория или бария, имеющих меньшую работу выхода, чем материал керна), то происходит поляризация пленки: валентные электроны переходят в керн, и между положительно заряженной пленкой и керном возникает разность потенциалов, ускоряющая движение электрона при выходе его из керна.

Работа выхода катода с такой мономолекулярной электроположительной пленкой оказывается меньше работы выхода электрона как из основного металла, так и из металла пленки. При покрытии керна электроотрицательной пленкой, например кислородом, работа выхода катода увеличивается. Подогревные катоды выполняются в виде никелевых гильз, поверхность которых покрывается активным слоем металла, имеющим малую работу выхода. Внутри катода помещается подогреватель— вольфрамовая нить или спираль, подогрев которой может осуществляться как постоянным, так и переменным

Как работает гальванизация.

током.

 

Для изоляции подогревателя от гильзы внутренность последней покрывается алундом (Аl2O3). Подогревные катоды, благодаря их большой тепловой инерции, обычно питают переменным током, значительная поверхность гильзы обеспечивает большой эмиссионный ток. Подогревные катоды, однако, менее экономичны и разогреваются значительно дольше, чем катоды прямого накала.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Принцип работы анода и катода можно более подробно изучить из статьи Анод и катод в диодах.  Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electricalschool.infol

www.meanders.ru

www.electrik.info

www.elel.ru

www.kristallikov.net

www.obrazovaka.ru

Предыдущая

ТеорияЧто такое индуктивность

Следующая

ТеорияЗаконы Кирхгофа простыми словами: определение для электрической цепи

Элементы с цинковыми анодами — Справочник химика 21





    Соприкосновение металла с растворами различной концентрации также приводит к образованию короткозамкнутых концентрационных элементов. Местные пары могут возникать и в случае неоднородности электрода. Наконец, саморазряд анода происходит в присутствии окислителя. Например, при доступе воздуха к цинковому аноду на нем протекает процесс [c.18]








    Медно-цинковый элемент (рис. 1-2) с нейтральным электролитом впервые был построен в 1836 г. Б. С. Якоби. Пористая керамическая диафрагма делит пространство элемента на катодное и анодное. Пространство внутри диафрагмы заполняют 16%-ным раствором сернокислой меди. Сюда помещают медный катод. В наружной части находится 10%-ный раствор сернокислого цинка, в него погружают цинковый анод, [c.18]

    Элементы должны быть хорощо герметизированы. Небольшие элементы собирают в стальном корпусе пуговичной конструкции (см. описание ртутно-цинковых элементов). Недавно разработаны также стаканчиковые элементы с габаритами элемента 373, отличающиеся применением пастированного цинкового анода и его размещением в центральной части сосуда внутри положительного электрода. [c.27]

    Таким образом, цинковый электрод элемента является анодом и заряжен отрицательно, а электрод из МпОг служит катодом и заряжен положительно. [c.682]

    Устройство одного нз типов сухого гальванического элемента схематически показано на рис. 1Х-П. Катодом служит внешняя цинковая оболочка элемента (А), анодом — угольный стержень ( ), вокруг которого находится смесь мелко раздробленных графита и МпОг, заключенная в оболочку из ткани (В). Промежуток между анодом и катодом заполнен влажной пастой (Г) из муки [c.394]

    В электрохимии электрод, на котором происходит восстановление, называют катодом, а электрод, на котором происходит окисление, — анодом. Так, в цинк-медном гальваническом элементе медный электрод— катод, а цинковый — анод. [c.181]

    Цинковый электрод — источник электронов, поступающих во внешнюю цепь,— принято считать отрицательным, а медный электрод — положительным. Следует различать знаки электродов и их названия. Название электродам дается в соответствии с процессами, которые на них протекают электрод, на котором протекает процесс окисления, называется анодом, а электрод, на котором протекает процесс восстановления, называется катодом. В рассматриваемом элементе цинк — анод (сокращенное обозначение А), медь — катод (сокращенное обозначение К) .  [c.227]

    Почему водородный электрод в паре с медным полу-элементом является анодом, а в паре с цинковым — катодом  [c.259]

    Электроды, на которых протекают процессы окисления, сопровождающиеся образованием положительных и разрядом отрицательных ионов, называются анодами. Электроды, на которых протекают процессы восстановления, сопровождающиеся образованием отрицательных или разрядом положительных ионов, называются катодами. В элементе Вольта анодом (отрицательным электродом) является цинковая пластина, а катодом (положительным электродом) — медная. Кроме электродов, любой химический источник тока содержит растворенный в воде, а в более редких случаях — расплавленный или твердый электролит. В отличие от проводников первого рода растворы электролитов, или проводники второго рода, характеризуются ионной проводимостью. К электролитам относятся растворимые в воде или другом растворителе соли, щелочи и кислоты. Прохождение тока через проводники второго рода объясняется передвижением ионов. Растворы электролитов обычно в технической литературе и на производстве химических источников тока не совсем точно называют просто электролитами. [c.8]

    Электрогравиметрические определения иногда можно выполнять и в коротко замкнутом гальваническом элементе без внешнего источника напряжения. При этом на одном электроде протекает реакция окисления, а на другом — восстановления. Например, ионы Си(П) количественно выделяются из раствора на платиновом катоде, если его соединить с цинковым анодом, погруженным в раствор соли цинка. Подобным образом можно выделить также сурьму, кобальт, висмут. Этот метод носит название внутреннего электролиза или самопроизвольного электролиза. Последнее название более подходящее, хотя и используется гораздо реже, чем первое. [c.548]

    В зависимости от состава и кислотности электролита все МЦ-элементы. делят на солевые и щелочные. Те и другие имеют свои конструктивные особенности. В солевом элементе анодом служит компактный металлический цинк, легированный свинцом (- 0,5 7о) и кадмием ( 0,05%), причем цинковый электрод выполняет и функцию корпуса. В щелочном элементе используют пористый цинковый анод, расположенный по оси элемента, а к цилиндрическому корпусу примыкает положительный электрод. Фазовый состав и активные массы положительного электрода неодинаковы. [c.239]

    Стационарный измеритель кислорода ЭГ-152-003 разработан ВНИИ ВОДГЕО и ОКВА снабжен датчиком — гальваническим элементом с золотым катодом и цинковым анодом, электролит — 0,1 н. раствор ацетата натрия диапазон измерении — О—10 мг 0/л. [c.831]

    Цинк-воздушный элемент имеет цинковый анод и пористый катод из активированного угля, позволяющий получить большую площадь поверхности, контактирующей с воздухом. Электролитом служит гидроокись натрия или калия. Реакции в этом элементе аналогичны реакциям, протекающим в медноокисном элементе (см.), с той только разницей, что вместо СиО активным катодным материалом является кислород воздуха  [c.212]








    Реакции в цинк-серебряных элементах обратимы, и эти элементы могут применяться как аккумуляторные батареи. Их удельная энергоемкость по весу гораздо выше, чем у свинцовых аккумуляторов, и они дают стабильное напряжение при разряде. Однако наряду с дороговизной цинк-серебряные элементы имеют тот недостаток, что допускают ограниченное число циклов разряда вследствие быстрого разрушения цинкового анода. Эти аккумуляторы используют главным образом в авиации и космонавтике. Вместо цинка можно применять кадмий кадмий-серебряные аккумуляторы имеют более низкое напряжение, но большую продолжительность эксплуатации. [c.213]

    Таким образом, если сочетать цинковый анод, погруженный в нормальный раствор соли цинка, с угольным катодом, погруженным, например, в 95%-ный раствор азотной кислоты, т. е. построить элемент по схеме [c.19]

    Если угольный электрод покрыть пастой из двуокиси свинца и сернокислого свинца и, погрузив его в раствор серной кислоты, сочетать с цинковым анодом в растворе соли цинка, то элемент будет иметь [c.20]

    Электрод, па котором протекает окисление, называется а и о -I о м. Электрод, иа котором протекает посстановлеипе, называется а т о д о м. В медно-цинковом элементе цинковый электрод яв-(яется анодом, а медный — катодом. [c.275]

    Наблюдения показывают, что ни ZnS04, ни медный стержень не являются обязательной составной частью подобного элемента. Металлическая медь осаждается на катоде из любого другого хорошего проводника, например на платиновой проволоке, а раствор сульфата цинка в анодном отделении можно заменить любой другой проводящей солью, которая не реагирует с цинковым анодом, как, например, хлорид натрия. Пористая перегородка оказывает значительное сопротивление диффузии ионов и поэтому создает довольно высокое электрическое сопротивление, препятствующее получению сильного тока от элемента. Лучший метод заключается в использовании соляного мостика, который представляет собой стеклянную U-образную трубку, содержащую какой-либо электролит типа KNO3, смешанный с агар-агаром или желатиной, чтобы удержать электролит в трубке (рис. 19-4,6). [c.164]

    Элемент Фери имел цинковый анод и пористый угольный катод, верхняя часть которого выступала из раствора и соприкасалась с воздухом. В качестве электролита использовали раствор хлористого аммония. Позднее этот раствор в элементах воздущной деполяризации был заменен щелочным электролитом. [c.21]

    Элемент с деполяризатором из двуокиси марганца, цинковым анодой и раствором хлористого аммония в качестве электролита был предложен Лекланше в 1865 г. Подобные элементы находили [c.24]

    Схема установки для приведения элемента в рабочее состояние и его разряда показана на рис. 41.2. Исследуемый макет свинцово-цинкового элемента представляет собой блок электродов, помещенный в стеклянный прямоугольный сосуд 1. Электродный блок включает катод 2 пз диоксида свинца и два цинковых анода 3 размером 6 X 4,5 см каждый. Положительный электрод элемента конструктивно не отличается от положительного электрода свинцового аккумулятора. Каждый из отрицательных электродов состоит из трех перфорированных полос цинковой фольги, приваренных к общей токоотводящей планке. Между электродами находятся мипластовые сепараторы 4. В качестве ампулы используют стеклянную делительную воронку 5, соединенную резиновой трубкой с элементом. Нижний участок трубки лежит на дне во избежание разбрызгивания электролита. [c.253]

    В другом варианте (щелочном) вместо N1140 используется КОН (щелочь). Анодная реакция по-прежнему включает окисление /п, а катодная реакция — восстановление МпОг. Сухой элемент такого типа обладает большей работоспособностью, чем кислый, поскольку в нем не возникает коррозии цинкового анода при взаимодействии с кислым Nh5 1. Однако щелочные сухие элементы дороже кислотных. В любом варианте сухой элемент дает напряжение порядка 1,5 В. [c.219]

    Электролиз иногда можно осуществить без наложения внешнего напряжения. Электрический ток в данном случае возникает за счет энергии гальванического элемента, состоящего из платинового катода и анода из металла, подобранного таким чзбразом, чтобы при погружении в исследуемый раствор возникла разность потенциалов. Например, если в раствор Си304 погру—зить платиновый и цинковый электроды, то при замыкании цепи медь будет выделяться на платиновом катоде, а цинковый. анод — растворяться  [c.180]

    Химические источники электрической энергии находят все более широкое применение в различных отраслях техники (в авиационной, автомобильной и железнодорожной технике, технике средств связи и др.). Ведутся шггенсивные исследования по их совершенствованию. В гальванических элементах, например, сохраняя цинковый анод, для катода применяют оксиды менее активных [c.151]

    Следовательно, цинковый электрод, элемента является анодом н заряжен отрицател1,ио, а электрод нз МпО является катодом и заряжен положительно. Суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в элементе, можно выразить так  [c.183]

    Следовательно, цинковый электрод элемента является анодом и заряжен отрицательно, а электрод из Мп02 — катодом и заряжен положительно. ЭДС такого элемента равна 1,5 В. [c.217]

    При хранении ртутно-цинковых элементов окись ртути, растворяясь в малых количествах в электролите, достигает бумажной диафрагмы и, окисляя целлюлозу, восстанавливается до металлической ртути. Аналогичное явление, известное для элементов с щелочным электролитом и цинковым анодом, заключается в образовании внутри диафрагм окиси цинка с нарущенной структурой. Такая окись цинка, так же как металлическая ртуть, вызывает появление мостиков с электронной проводимостью. [c.39]

    На рис. 1.8 изображено устройство цилиндрического стакан-чикового элемента 373 Марс с солевым электролитом. Положительный электрод элемента представляет собой угольный стержень 7 с напрессованной на него активной массой 8 (так называемый агломерат). На верхнюю часть угольного стержня надевают металлический колпачок 1. Цинковый цилиндрический стакан 12 является одновременно отрицательным электродом и корпусом элемента. Сепаратором служит пастовая диафрагма 10. Она представляет собой карточку из кабельной бумаги, пропитанную электролитом на одну сторону карточки, обращенную к цинковому аноду, нанесен загущенный электролит. Картонная чашечка 11 предотвращает короткие замыкания между электродами в нижней части элемента. [c.65]

    На рис. 1.9 показано устройство стаканчикового цилиндрического элемента 373 с щелочным электролитом, имеющего те же габариты, что и элемент Марс . Необходимость применения порошкового цинкового анода обусловила особенности конструкции. Активная масса положительного электрода 6 запрессована в периферийной части элемента и плотно прилегает к стенке корпуса 4, который представляет собой стальной никелированный стакан с контактным выступом в верхней части. Отрицательный электрод 2, изготовленный из смеси цинкового порошка с загущенным электролитом, расположен в центральной части элемента. Покрытый оловом токоотвод отрицательного электрода 5 — трубчатый, скрепленный с крышкой 7 (в элементах с щелочным электролитом меньших размеров используют токоотво-ды стержневой конструкции). Между электродами расположена диафрагма 5 —загущенный крахмалом щелочной электролит. [c.66]

    Среди гальванических элементов, получивших большое практическое применение, следует упомянуть элемент Лекланше, известный всем под названием сухого элемента. Цинковый сосуд, в котором помещается этот элемент, представляет собой анод катодом служит угольный стержень. На катоде происходит довольно сложная реакция. Электролит содержит мелко размельченный МпОг, а также хлорид аммония оба эти вещества участвуют в восстановительной реакции. Анодную и катодную реакции, протекающие в элементе Лекланше, обычно описывают [c.296]

    При постоянном омическом сопротивлении R и постоянном потенциале цинкового анода Уд сила тока элемента Zn 3%-ная h3SO4 Ме будет зависеть от природы катода, т. е. от потенциала, установившегося на втором металле Ук- Этот потенциал равняется равновесному потенциалу водорода в данном растворе, смещенному в отрицательном направлении на величину перенапряжения выделения водорода на катоде. [c.81]

    Воссталовление кислорода представляет интерес также и как метод деполяризации катода первичного элемента, что допускает возникновение более высоких потенциалов и большего тока. Так, в элементе Эдисона из угольного катода и цинкового анода в электролите из едкого натра корпус батареи обеспечивает доступ воздуха к катоду, вследствие чего вместо газообразного водорода образуется перекись водорода. Однако в данном случае желательно, чтобы возникающая перекись разлагалась возможно быстрее и можно было получать максимально возможный потенциал. [c.86]

    В обычном сухом элементе в качестве электролита используется концентрированный раствор хлористого аммония, содержащий некоторое количество хлористого цинка и небольшое количество хлорной ртути. На поверхности цинкового анода хлорная ртуть восстанавливается до металлической ртути, которая уменьшает скорость коррозии (см.) и увеличивает срок хранения элемента. Обычно элемент делают в виде цинкового контейнера (действующего как анод), который помещен в смесь электролита, доведенную до желеобразного состояния путем добавления крахмала или муки. Внутри контейнера содержится смесь МпО2—С, окружающая центральный угольный стержень. Последний снабжен металлическим колпачком, играющим роль положительного контакта, и сверху элемент герметизируется битумом. [c.189]

    Можно также выделить медь внутренним электролизом и определить ее, отделяя от бериллия, цинка, марганца, кобальта, никеля, олова (IV), железа, алюминия, лантана, хрома, галлия, индия, таллия(I), циркония, тория, теллура(IV), тантала (V), ванадия, щелочноземельных металлов, магния, кадмия, свинца, арсенатоБ, титана, уранил- и вольфрамат-ионов, прибавляя перед электролизом 10% -ный раствор ЭДТА в количестве, по крайней мере в 10 раз превышающем содержание этих ионов, разбавляя раствор до 250 мл и приводя его pH к 9,0. Электролиз надо проводить с цинковым анодом. Вместе с медью в этих условиях выделяются только серебро и висмут. Если предполагается присутствие этих двух элементов, то рекомендуется их выделить сначала в тех же условиях, но с добавлением 10%-ного раствора цианида калия для связывания меди. Затем надо демаскировать медь, прилив несколько капель 1%-ного раствора формальдегида, и на чистой платиновой сетке выделить медь. [c.152]

    Цинковый анод растворяется, и ионы 2п2+ вытесняют из раствора медного купороса ионы Си , которые в виде металлической меди выделяются на катоде. При отборе от элемента двух фарадеев, т. е. 2 -96 500 кулонов электричества, растворится один грамматом цинка и выделится один грамматом меди. [c.21]

    Концентрационная поляризация. На примере медно-цинкового элемента мы видели, что во время его работы цинковый анод растворяется и ионы Zn + переходят в раствор. В то же время ионы Си + покидают раствор и выделяются на катоде. В результате этого состав электролита изменяется, обогащаясь ионами Zn + вблизи анода и обедняясь ионами Сц2+ вблизи катода. Эти концентратши ионов изменяются за одно и то же время тем значительнее, чем болыпе сила отбираемого от элемента тока. [c.27]


Электрохимическая коррозия металлов (гальванокоррозия) — Химия (теория) — Тематический каталог статей

Как решать задачи по теме «Электрохимическая коррозия металлов»?
Для начала давайте разберемся, что такое электрохимическая коррозия.

Электрохимическая коррозия (гальванокоррозия) — процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, сопровождающийся протеканием окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Это самый распространенный вид коррозии.
ОВР — реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления. Здесь существуют 2 процесса:
1.    Окисление — процесс увеличения степени окисления.
2.    Восстановление — процесс уменьшения степени окисления.

Таким образом, окислитель присоединяет электроны, а восстановитель отдает электроны.
Например:

 

Условием протекания электрохимической коррозии является:
1.    наличие раствора электролита
2.    наличие двух сопряженных процессов — катодного и анодного.

Анодом (А) называется участок поверхности металла, с которого ионы переходят в раствор электролита. Анод заряжен отрицательно (-) и на нем протекает окислительный процесс разрушения металла.
Катод (К) — участок поверхности металла, где разряжаются катионы электролита. Катод заряжен положительно (+) и на нем протекает восстановительный процесс.
Таким образом, поверхность металлического изделия представляет собой совокупность катодных и анодных микроучастков, которые в среде электролита образуют короткозамкнутые гальванические элементы.

Во время работы гальванические элементы могут частично поляризоваться. В результате перехода электронов с анода на катод потенциал катода становится более отрицательным, а потенциал анода более положительным. В этом случае происходит явление выравнивания потенциалов, что вызывает прекращение тока и коррозии.

В электрохимии  ключевым понятием является активность металла.
Активность металла характеризуется величиной стандартного потенциала металла.

Чем меньше величина стандартного потенциала металла, тем больше способность атомов металла, погруженного в раствор, отдавать электроны, т.е. тем больше его химическая активность.

В зависимости от величины стандартного потенциала металлы объединены в электрохимический ряд напряжений. Окислительная способность металлов увеличивается в этом ряду слева направо, а восстановительная способность металлов увеличивается справа налево. Чем левее находится металл в ряду напряжений (чем отрицательней значение его потенциала), тем выше его химическая активность.
Анодом является более химически активный металл в паре, а катодом — пассивный.

 

 

Таким образом, по ряду напряжений легко определить какой металл является анодом, а какой катодом.
Например, оцинкованное железо.  Это железо с цинковым покрытием.
Посмотрим, какое положение занимают эти металлы в ряду напряжений.
Цинк в ряду напряжений находится левее, значение его потенциала более отрицательно, чем у железа. Таким образом, цинк — более активный металл и в нашем случае он будет являться анодом, а железо, соответственно, катодом.

Если взять другой пример — луженое железо, то это железо, покрытое оловом.
Рассмотрим положение в ряду напряжений железа и олова. В этом случае анодом будет железо, т.к. располагается в ряду напряжений левее, а значит, химически активнее. На катоде будет олово.
Наряду с процессом поляризации протекает и процесс деполяризации. Это процесс повышения потенциала катода.

Наиболее распространенные деполяризаторы:
•    растворенный в воде кислород
•    молекулы воды
•    катионы водорода
О том, какой деполяризатор будет определять протекание катодного процесса, можно судить по соотношению их концентраций. Нужно знать реакцию среды (кислая, щелочная, нейтральная) и на основании этого выбирать нужное уравнение для катода.

 

 

 

 

 

Гальванический элемент | Химическая энциклопедия

Кроме электролиза, возможен еще один вариант протекания окислительно- восстановительной реакции. В этом случае электроны от восстановителя к окис­лителю переходят по металлическому проводнику через внешнюю электрическую цепь. В результате во внешней цепи возникает электрический ток, и такое устрой­ство называют гальваническим элементом. Гальванические элементы являются химическими источниками тока — устройствами для прямого преобразования химической энергии в электрическую, минуя другие ее формы.
Гальванические элементы на основе различных металлов и их соединений на­шли широкое практическое применение как химические источники тока.

Гальванический элемент

В гальваническом элементе химическая энергия преобразуется в электриче­скую. Простейший гальванический элемент представляет собой два сосуда с рас­творами CuSO4 и ZnSO4, в которые погружены соответственно медная и цинковая пластинки. Сосуды соединены между собой трубкой, которая называется солевым мостиком, заполненной раствором электролита (например, KCl). Такая система на­зывается медно-цинковым гальваническим элементом.

Схематически процессы, протекающие в медно-цинковом гальваническом эле­менте или же, другими словами, схема гальванического элемента, представлена на рисунке ниже.

Схема гальванического элемента

На аноде протекает процесс окисления цинка:

Zn — 2е = Zn2+.

В результате этого атомы цинка превращаются в ионы, которые переходят в раствор, а цинковый анод растворяется, и его масса уменьшается. Обратите вни­мание, что анод в гальваническом элементе является отрицательным электродом (за счет электронов, полученных от атомов цинка) в отличие от процесса элек­тролиза, где он подключается к положительном полюсу внешней батареи.

Электроны от атомов цинка по внешней электрической цепи (металлическому проводнику) движутся к катоду, где протекает процесс восстановления ионов меди из раствора ее соли:

Cu2+ + 2е = Cu.

В результате этого образуются атомы меди, которые осаждаются на поверх­ности катода, и его масса увеличивается. Катодом в гальваническом элементе яв­ляется положительно заряженный электрод.

Суммарное уравнение реакции, протекающей в медно-цинковом гальваниче­ском элементе, можно представить так:

Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu.

Фактически протекает реакция замещения меди цинком в ее соли. Эту же ре­акцию можно осуществить и иным способом — погрузить цинковую пластинку в раствор CuSO4. При этом образуются те же самые продукты — медь и ионы цин­ка. Но отличие реакции в медно-цинковом гальваническом элементе в том, что про­цессы отдачи и присоединения электронов пространственно разделены. Процессы отдачи (окисление) и присоединения (восстановление) электронов происходят не при непосредственном контакте атома Zn с ионом Сu2+, а в разных местах систе­мы — соответственно на аноде и на катоде, которые соединены металлическим про­водником. При таком способе проведения этой реакции электроны перемещаются от анода к катоду по внешней цепи, представляющей собой металлический про­водник. Направленный и упорядоченный поток заряженных частиц (в данном случае электронов) и есть электрический ток. Во внешней цепи гальванического элемента возникает электрический ток.



Вам необходимо включить JavaScript, чтобы проголосовать

Электролиз | CHEMEGE.RU

 

  Химические реакции, сопровождающиеся переносом электронов (окислительно-восстановительные реакции) делятся на два типа: реакции, протекающие самопроизвольно и реакции, протекающие при прохождении тока через раствор или расплав электролита.

 

  Раствор или расплав электролита помещают в специальную емкость — электролитическую ванну.

  Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц — ионов, электронов и др. под действием внешнего электрического поля. Электрическое поле в растворе или расплаве электролита создают электроды.

  Электроды — это, как правило, стержни из материала, проводящего электрический ток. Их помещают в раствор или расплав электролита, и подключают к электрической цепи с источником питания.

  При этом отрицательно заряженный электрод катод — притягивает положительно заряженные ионы — катионы. Положительно заряженный электрод (анод) притягивает отрицательно заряженные частицы (анионы). Катод выступает в качестве восстановителя, а анод — в качестве окислителя.

 

Различают электролиз с активными и инертными электродами. Активные (растворимые) электроды подвергаются химическим превращениям в процессе электролиза. Обычно их изготавливают из меди, никеля и других металлов. Инертные (нерастворимые) электроды химическим превращениям не подвергаются. Их изготавливают из неактивных металлов, например, платины, или графита.

 

Электролиз растворов

 

   Различают электролиз раствора или расплава химического вещества. В растворе присутствует дополнительное химическое вещество — вода, которая может принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях.

Катодные процессы

  В растворе солей катод притягивает катионы металлов. Катионы металлов могут выступать в качестве окислителей. Окислительные способности ионов металлов различаются. Для оценки окислительно-восстановительных способностей металлов применяют электро-химический ряд напряжений:

     Каждый металл характеризуется значением электрохимического потен-циала. Чем меньше потенциал, тем больше восстановительные свойства металла и тем меньше окислительные свойства соответствующего иона этого металла. Разным ионам соответствуют разные значения этого потенциала. Электрохимический потенциал — относительная величина. Электрохимический потенциал водорода принят равным нулю.

   Также около катода находятся молекулы воды Н2О. В составе воды есть окислитель — ион H+

При электролизе растворов солей на катоде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если металл в соли — активный (до Al3+ включительно в ряду напряжений), то вместо металла на катоде восстанавливается (разряжается) водород, т.к. потенциал водорода намного больше. Протекает процесс восстановления молекулярного водорода из воды, при этом образуются ионы OH, среда возле катода — щелочная:

2H2O +2ē → H2 + 2OH

Например, при электролизе раствора хлорида натрия на катоде будет вос-станавливаться только водород из воды.

2. Если металл в соли –  средней активности (между Al3+ и Н+), то на катоде восстанавливается (разряжается) и металл, и водород, так как потенциал таких металлов сравним с потенциалом водорода:

Men+ + nē → Me0

2H+2O +2ē → H20 + 2OH

Например, при электролизе раствора сульфата железа (II) на катоде будет восстанавливаться (разряжаться) и железо, и водород:

Fe2+ + 2ē → Fe0

2H+2O +2ē → H20 + 2OH

3. Если металл в соли — неактивный (после водорода в ряду стандартных электрохимических металлов), то ион такого металла является более сильным окислителем, чем ион водорода, и на катоде восстанавливается только металл:

Men+ + nē → Me0

Например, при электролизе раствора сульфата меди (II) на катоде будет восстанавливаться медь:

Cu2+ + 2ē → Cu0

4. Если на катод попадают катионы водорода H+, то они и восстанавливаются до молекулярного водорода:

2H+ + 2ē → H20

 

Анодные процессы

 

Положительно заряженный анод притягивает анионы и молекулы воды. Анод – окислитель. В качестве восстановителей выступаю либо анионы кислотных остаток, либо молекулы воды (за счет кислорода в степени окисления -2: H2O-2).

При электролизе растворов солей на аноде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если на анод попадает бескислородный кислотный остаток, то он окисляется до свободного состояния (до степени окисления  0):

неМеn- – nē = неМе0

Например: при электролизе раствора хлорида натрия на аноде окисляют-ся хлорид-ионы:

2Cl – 2ē = Cl20

Действительно, если вспомнить Периодический закон: при увеличении электроотрицательности неметалла его восстановительные свойства уменьшаются. А кислород – второй по величине электроотрицательности элемент. Таким образом, проще окислить практически любой неметалл, а не кислород. Правда, есть одно исключение. Наверное, вы уже догадались. Конечно же, это фтор. Ведь электроотрицательность фтора больше, чем у кислорода. Таким образом, при электролизе растворов фторидов окисляться будут именно молекулы воды, а не фторид-ионы:

2H2O-2 – 4ē → O20+ 4H+

2. Если на анод попадает кислородсодержащий кислотный остаток, либо фторид-ион, то окислению подвергается вода с выделением молекулярно-го кислорода:

2H2O-2 – 4ē → O20 + 4H+

3. Если на анод попадает гидроксид-ион, то он окисляется и происходит выделение молекулярного кислорода:

 4O-2H – 4ē → O20 + 2H2O

4. При электролизе растворов солей карбоновых кислот окислению под-вергается атом углерода карбоксильной группы, выделяется углекислый газ и соответствующий алкан. 

Например, при электролизе растворов ацетатов выделяется углекислый газ и этан:

2CH3C+3OO 2ē → 2C+4O2+ CH3-CH3

 

Суммарные процессы электролиза

 

Рассмотрим электролиз растворов различных солей.

Например, электролиз раствора сульфата меди. На катоде восстанавливаются ионы меди:

Катод (–): Cu2+ + 2ē → Cu0

На аноде окисляются молекулы воды:

Анод (+): 2H2O-2 – 4ē → O2 + 4H+

Сульфат-ионы в процессе не участвуют. Мы их запишем в итоговом уравнении с ионами водорода в виде серной кислоты:

2Cu2+SO4 + 2H2O-2 → 2Cu0 + 2H2SO4 + O20

Электролиз раствора хлорида натрия выглядит так:

На катоде восстанавливается водород:

Катод (–): 2H+2O +2ē → H20 + 2OH

На аноде окисляются хлорид-ионы:

Анод (+): 2Cl – 2ē → Cl20

Ионы натрия в процессе электролиза не участвуют. Мы записываем их с гидроксид-анионами в суммарном уравнении электролиза раствора хлорида натрия:

2H+2O +2NaCl → H20 + 2NaOH + Cl20

Следующий пример: электролиз водного раствора карбоната калия.

На катоде восстанавливается водород из воды:

Катод (–): 2H+2O +2ē → H20 + 2OH

На аноде окисляются молекулы воды до молекулярного кислорода:

Анод (+): 2H2O-2 – 4ē → O20 + 4H+

Таким образом, при электролизе раствора карбоната калия ионы калия и карбонат-ионы в процессе не участвуют. Происходит электролиз воды:

2H2+O-2 →  2H20 + O20 

Еще один пример: электролиз водного раствора хлорида меди (II).

На катоде восстанавливается медь:

Катод (–): Cu2+ + 2ē → Cu0

На аноде окисляются хлорид-ионы до молекулярного хлора:

Анод (+): 2Cl – 2ē → Cl20

Таким образом, при электролизе раствора карбоната калия происходит электролиз воды:

Cu2+Cl2– → Cu0 + Cl20

Еще несколько примеров: электролиз раствора гидроксида натрия.

На катоде восстанавливается водород из воды:

Катод (–): 2H+2O +2ē → H20 + 2OH

На аноде окисляются гидроксид-ионы до молекулярного кислорода:

Анод (+): 4O-2H – 4ē → O20 + 2H2O

Таким образом, при электролизе раствора гидроксида натрия происходит разложение воды, катионы натрия в процессе не участвуют:

2H2+O-2 →  2H20 + O20 

 

Электролиз расплавов

 

  При электролизе расплава на аноде окисляются анионы кислотных остатков, а на катоде восстанавливаются катионы металлов. Молекул воды в системе нет.

Например: электролиз расплава хлорида натрия. На катоде восстанавли-ваются катионы натрия:

Катод (–): Na+ + ē → Na0

На аноде окисляются анионы хлора:

Анод (+): 2Cl – 2ē → Cl20

Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

2Na+Cl →  2Na0 + Cl20 

 

 

Еще один пример: электролиз расплава гидроксида натрияНа катоде восстанавливаются катионы натрия:

Катод (–): Na+ + ē → Na0

На аноде окисляются гидроксид-ионы:

Анод (+): 4OH – 4ē → O20 + 2H2O

Суммарное уравнение электролиза расплава гидроксида натрия:

4Na+OH →  4Na0 + O20+ 2H2

Многие металлы получают в промышленности электролизом расплавов.

Например, алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплаве криолита. Криолит – Na3[AlF6] плавится при более низкой температуре (1100оС), чем оксид алюминия (2050оС). А оксид алюминия отлично растворяется в расплавленном криолите.

В растворе криолите оксид алюминия диссоциирует на ионы:

Al2O3 = Al3+ + AlO33-

На катоде восстанавливаются катионы алюминия:

Катод (–): Al3+ + 3ē → Al0

На аноде окисляются алюминат-ионы:

Анод (+): 4AlO33 – 12ē → 2Al2O3 + 3O20 

 Общее уравнение электролиза раствора оксида алюминия в расплаве криолита:

2Al2О3 = 4Al0 + 3О20

 

 

В промышленности при электролизе оксида алюминия в качестве электродов используют графитовые стержни. При этом электроды частично окисляются (сгорают) в выделяющемся кислороде:

C0 + О20 = C+4O2-2 

 

Электролиз с растворимыми электродами

 

Если материал электродов выполнен из того же металла, который присут-ствует в растворе в виде соли, или из более активного металла, то на аноде разряжаются не молекулы воды или анионы, а окисляются частицы самого металла в составе электрода.

Например, рассмотрим электролиз раствора сульфата меди (II) с медными электродами.

На катоде разряжаются ионы меди из раствора:

Катод (–): Cu2+ + 2ē → Cu0

На аноде окисляются частицы меди из электрода:

Анод (+): Cu0 – 2ē → Cu2+

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Электролиз» (задание 22 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

17.2: Электролиз — Химия LibreTexts

Типичная электролитическая ячейка может быть изготовлена, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Два электрических проводника ( электродов ) погружены в жидкость, подлежащую электролизу. Эти электроды часто изготавливаются из инертного материала, такого как нержавеющая сталь, платина или графит. Жидкость, подлежащая электролизу, должна быть способна проводить электричество, поэтому обычно это водный раствор электролита или расплавленное ионное соединение. Электроды подключены проводами к батарее или другому источнику постоянного тока.Этот источник тока можно рассматривать как «электронный насос», который забирает электроны с одного электрода и выталкивает их на другой электрод. Электрод, с которого удаляются электроны, становится положительно заряженным, в то время как электрод, к которому они подводятся, имеет избыток электронов и отрицательный заряд.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): электролитическая ячейка. Батарея откачивает электроны от анода (делая его положительным) в катод (делая его отрицательным). Положительный анод притягивает к себе анионы, а отрицательный катод притягивает к себе катионы.Электрический ток переносится электронами в проводе и электродах, но он переносится анионами и катионами, движущимися в противоположных направлениях в самой ячейке. Поскольку анод может принимать электроны, на этом электроде происходит окисление. Катод является донором электронов и может вызвать восстановление. из Википедии (кредит XXX).

Отрицательно заряженный электрод притягивает к себе положительные ионы (катионы) из раствора. Он может отдавать часть своих избыточных электронов таким катионам или другим частицам в жидкости, подвергаемой электролизу.Следовательно, этот электрод фактически является восстановителем. В любом электрохимическом элементе (электролитическом или гальваническом) электрод, на котором происходит восстановление , называется катодом .

Положительный электрод, с другой стороны, притягивает к себе отрицательные ионы (анионы). Этот электрод может принимать электроны от этих отрицательных ионов или других частиц в растворе и, следовательно, ведет себя как окислитель. В любой электрохимической ячейке анод — это электрод, на котором происходит окисление .Простой способ запомнить, какой электрод — это то, что анод и окисление начинаются с гласных, в то время как катод и восстановление начинаются с согласных.

На следующем видео показан этот процесс в нейтральном водном растворе с некоторыми присутствующими электролитами.

В качестве примера того, как электролиз может вызвать химическую реакцию, предположим, что мы пропускаем постоянный электрический ток через 1 M HCl. Ионы H 3 O + в этом растворе будут притягиваться к катоду, а ионы Cl будут мигрировать к аноду.{-} (aq) \ rightarrow \ text {H} _2 (g) + \ text {Cl} _2 (g) + \ text {2H} _2 \ text {O} (l) \]

Чистая реакция [Уравнение \ (\ ref {3} \)] — это , обратная спонтанной комбинации H 2 ( г ) с Cl 2 ( г ) с образованием HCl ( водн ). Такой результат справедлив для электролиза в целом: электрический ток , подаваемый извне системы, вызывает несамопроизвольную химическую реакцию. {-} \]

Однако Li + — очень плохой акцептор электронов, и поэтому очень трудно заставить выполняться уравнение \ (\ ref {5} \).{-} \ label {8} \]

Общее уравнение можно получить, умножив уравнение \ (\ ref {7 } \ ) на 2, добавив его к уравнению \ (\ ref {8} \) и сложив H + с OH для получения H 2 O:

\ [\ text {2H} _2 \ text {O} (l) \ rightarrow \ text {2H} _2 (g) + \ text {O} _2 (g) \]

На следующем видео показан процесс электролиза воды с использованием серной кислоты в качестве моста для передачи заряда. После завершения электролиза идентичность образующихся газов проверяется с помощью тестов на горючие шины.

Таким образом, этот электролиз обращает спонтанную комбинацию H 2 и O 2 с образованием H 2 O. При обсуждении окислительно-восстановительных реакций мы упоминаем несколько окислителей, например, которые достаточно сильны, чтобы окислять H 2 O. В то же время мы описываем восстановители, которые достаточно сильны для восстановления H 2 O, такие как щелочные металлы и более тяжелые щелочноземельные металлы. Как правило, такие вещества не могут быть получены электролизом водных растворов, потому что вместо этого H 2 O окисляется или восстанавливается.Вещества, которые подвергаются спонтанной окислительно-восстановительной реакции с H 2 O, обычно получают электролизом расплавов солей или в каком-либо другом растворителе. Однако из этого правила есть некоторые исключения, потому что некоторые электродные реакции протекают медленнее, чем другие. Например, используя таблицу 11.5, мы можем предсказать, что H 2 O является лучшим восстановителем, чем Cl .

Следовательно, мы ожидаем, что O 2 , а не Cl 2 , будет получен путем электролиза 1 M HCl, что противоречит уравнению \ (\ ref {1} \).Оказывается, O 2 образуется медленнее , чем Cl 2 , и последний пузырится из раствора до того, как H 2 O может быть окислен. По этой причине Таблицу 1 из раздела Редокс-пары не всегда можно использовать для прогнозирования того, что произойдет при электролизе.

Building Blocks — Battery University

Узнайте о составе трех наиболее распространенных аккумуляторов и о том, как они служат нашему обществу.

Электрохимическая батарея состоит из катода, анода и электролита, которые действуют как катализатор. При зарядке на поверхности раздела катод / электролит образуется скопление положительных ионов. Это приводит к движению электронов к катоду, создавая потенциал напряжения между катодом и анодом. Освобождение происходит путем прохождения тока от положительного катода через внешнюю нагрузку и обратно к отрицательному аноду. При зарядке ток течет в обратном направлении.

Батарея имеет два отдельных пути; один представляет собой электрическую цепь, по которой протекают электроны, питая нагрузку, а другой — путь, по которому ионы перемещаются между электродами через разделитель, который действует как изолятор для электронов.Ионы — это атомы, которые потеряли или приобрели электроны и стали электрически заряженными. Сепаратор электрически изолирует электроды, но допускает движение ионов.

Анод и катод

Электрод батареи, который высвобождает электроны во время разряда, называется анодом ; Электродом, поглощающим электроны, является катод .

Анод батареи всегда отрицательный, а катод положительный. Это, по-видимому, нарушает соглашение, поскольку анод является клеммой, по которой течет ток.Электронная лампа, диод или аккумулятор на зарядке следуют этому порядку; однако отключение питания от батареи при разряде превращает анод в отрицательный. Поскольку аккумулятор представляет собой электрическое накопительное устройство, обеспечивающее энергию, анод аккумулятора всегда отрицательный.

Литий-ионный анод — угольный (см. BU-204: Как работают литиевые батареи?), Но порядок обратный для литий-металлических батарей. Здесь катод — углерод, а анод — металлический литий (см. BU-212: Future Batteries). За некоторыми исключениями, литий-металлические батареи не подлежат перезарядке.

Символ батареи
Катод батареи положительный; анод отрицательный.


В таблицах 1a, b, c и d обобщен состав вторичных батарей на основе свинца, никеля и лития, включая первичные щелочные.

Свинцово-кислотный Катод (положительный) Анод (отрицательный) Электролит
Материал Диоксид свинца (шоколадно-коричневый) Серый свинец (при образовании губчатый) Серная кислота
Полная зарядка Оксид свинца (PbO 2 ), электроны добавлены к положительной пластине Свинец (Pb), электроны удалены с пластины Сильная серная кислота
Выпущено Свинец превращается в сульфат свинца на отрицательном электроде, электроны перемещаются от положительной пластины к отрицательной пластине Кислота серная слабая (водоподобная)

Таблица 1a: Состав l эд кислоты.

NiMH, NiCd Катод (положительный) Анод (отрицательный) Электролит
Материал Оксигидроксид никеля NiMH: водородопоглощающий сплав
NiCd: кадмий
Гидроксид калия

Таблица 1b: Состав NiMH и NiCd.

Литий-ионный Катод (положительный)
на алюминиевой фольге
Анод (минус)
на медной фольге
Электролит
Материал Оксиды металлов на основе кобальта, никеля, марганца, железа, алюминия На углеродной основе Литиевая соль в органическом растворителе
Полная зарядка Оксид металла с интеркаляционной структурой Ионы лития мигрировали к аноду.
Выпущено Ионы лития возвращаются к положительному электроду В основном углерод

Таблица 1c: Состав литий-ионного сплава .

Щелочной Катод (положительный) Анод (отрицательный) Электролит
Материал Диоксид марганца Цинк Водный щелочной

Таблица 1d: Состав основной щелочной батареи.

Электролит и сепаратор

Ионный поток стал возможным благодаря активатору, называемому электролитом. В залитой аккумуляторной системе электролит свободно перемещается между вставленными электродами; в герметичной ячейке электролит обычно добавляется в сепаратор в увлажненной форме. Сепаратор отделяет анод от катода, образуя изолятор для электронов, но позволяя ионам проходить через него. (См. BU-306: Сепаратор и BU-307: Электролит)

Последнее обновление: 20 ноя 2020

*** Пожалуйста, прочтите относительно комментариев ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок

Следующий урок

или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания

Комментарии

(11)


6 сентября 2020 г., 16:24

Рональд Барнс написал:

Здравствуйте, я пытался выяснить, каков наивысший возможный рейтинг мАч для NiMH батареи 1/3 AA, а также каков самый высокий рейтинг мАч для аккумулятора 1/2 AAA, поскольку я не могу найти эту информацию где-либо в Google для этих размеров я считаю возможными только полноразмерные рейтинги AA и AAA, поэтому, пожалуйста, свяжитесь со мной и предоставьте эту информацию и спасибо

25 ноября 2018 г., 18:39

BK написал:

Мы очень ценим возможность предоставить здесь много полезной информации.
Что касается таблицы 1-c, отмечается, что «Катод на медной фольге» и «Анод на алюминиевой фольге». Это правильно?
В книге, которую я прочитал, указано противоположное: «Катод на алюминиевой фольге» и «Анод на медной фольге».
Мы будем очень признательны за вашу помощь в разъяснении этого вопроса.

10 сентября 2018 г., 14:47

Том Сабо написал:

Можно ли превратить отрицательную пластину в положительную в свинцово-кислотном аккумуляторе? Например, если у меня есть 2 хорошие отрицательные пластины из старой батареи, можно ли превратить одну в положительную пластину, чтобы можно было снова сделать батарею?
Если да, то какой процесс лучше всего?
TIA
Том

1 апреля 2018 г., 20:28

Мехди Карамад написал:

Мы должны учитывать, что атом, у которого меньше всего электронов на своей внешней орбите, потеряет свой электрон и станет положительным, а тот, кто получит электрон, будет иметь отрицательный заряд, поэтому после зарядки я согласен, что все положительные ионы будут собираться на катоде. и готовы потерять свой электрон через внешнюю нагрузку на анод.Эту часть легко понять, но во второй части, когда вы говорите, что электрод, который высвобождает электроны, называется анодом, а тот, который притягивает электроны, называется катодом, в вашей статье кажется, что он против, и я не могу понять, почему внезапно все изменилось?

25 июля 2017 г., 7:11

Славко написал:

Правильно ли это: «При зарядке на катоде образуется скопление электронов»? Думаю, это должно быть «При зарядке на аноде образуется скопление электронов».

Посмотрите на это изображение:
BU-306: Какова функция сепаратора?

Источник Википедия:

В разряжающемся аккумуляторе или гальваническом элементе катод является положительным выводом, поскольку именно здесь ток выходит из устройства (см. Рисунок). Этот наружный ток переносится внутри положительными ионами, движущимися от электролита к положительному катоду (химическая энергия отвечает за это «восходящее» движение). Внешне он продолжается электронами, движущимися внутрь, этот отрицательный заряд, движущийся внутрь, образует положительный ток, текущий наружу.Например, медный электрод гальванического элемента Даниэля является положительным выводом и катодом.
В перезаряжаемой батарее или электролитической ячейке, выполняющей электролиз, катод является отрицательной клеммой, с которой ток выходит из устройства и возвращается к внешнему генератору. Например, изменение направления тока в гальванической ячейке Даниэля приведет к образованию электролитической ячейки [1], в которой медный электрод является положительной клеммой и анодом.

Я могу это неправильно понять, поэтому заранее прошу прощения.

13 июня 2017 г., 00:42

Lary Anoes написал:

14 мая 2017 г. в 6:07

Mark du Preez написал:

Я думаю, что причина того, что мы не понимаем, что такое анод и катод, заключается в том, что разные устройства имеют разную маркировку. Анод диода отмечен знаком плюса (+), а у элемента (или батареи ячеек) анод отмечен знаком минус (-). Это связано с тем, что анод определяется как электрод * в * который протекает обычный ток.

Рассмотрим простую схему с батареей, светодиодом (светоизлучающим диодом) и резистором для ограничения тока, соединенными последовательно. В зависимости от того, на какой стороне вы устанавливаете резистор, у вас будет либо клемма «+» батареи, подключенная к клемме «+» светодиода, а резистор будет между клеммами «-», либо наоборот. Теперь, хотя оба терминала отмечены знаком «+», они соединены вместе, поэтому очевидно, что ток должен идти от одного к другому. Следовательно, по определению, один должен быть анодом, а другой — катодом.

Запомните это так:

«КИСЛОТА» — Анод: ток в устройство

(Очевидно, что поток электронов в обратном направлении.)

10 мая 2016 г., 15:36

Фред написал:

Каждый текст по физике и электротехнике, который у меня есть, использует противоположное этому условию. Они показывают большую пластину с положительным знаком, а в качестве анода другой конец помечен отрицательным, а в качестве катода он показывает электроны, текущие от положительного к отрицательному концу через внешнюю нагрузку.Я подозреваю, что разница в том, что это написано с точки зрения химиков, где анод имеет отрицательную маркировку, поскольку он имеет более отрицательный потенциал восстановления, чем катод. В моих текстах по химии подробно объясняется, что реакция оставляет электроны на выводе — аноде, а на другом — катоде. Однако правила знаков для химиков отличаются от правил для физиков. В моем тексте по химии четко указано, что для данного примера медно-цинковой батареи «Электроны текут извне от цинкового электрода (анода) к медному электроду (катоду).«Физики используют знак + для обозначения более высокого электрического потенциала, то есть способности выполнять работу, поэтому электроны переносят энергию на внешнее устройство, рассеивая свою энергию. На каждой батарее, которая у меня есть, анодный конец отмечен знаком плюса, каждая батарея, которую я вставил в свой грузовик, показывает знак +, и это, очевидно, источник высокого потенциала, так как именно там появляется коррозия, а коррозия редко появляется на отрицательной стороне. клемму (при условии, что аккумулятор не протекает).

Я подозреваю, что в этой статье простая опечатка.Вот что в нем говорится: «При зарядке на аноде образуется скопление электронов, создавая потенциал напряжения между анодом и катодом. Освобождение происходит путем прохождения тока от положительного катода через внешнюю нагрузку и обратно к отрицательному аноду. При зарядке ток течет в обратном направлении ».

Вот что он должен сказать: «При разрядке внутренняя химическая реакция поставляет электроны с высоким потенциалом к ​​аноду, создавая потенциал напряжения между анодом и катодом.При зарядке ток течет в обратном направлении ».

К сожалению, химики и физики обозначили терминалы в противоположном смысле.

17 октября 2015 г., 2:04

hrncirik написал:

должен быть / вставлен / на рис. 1a / атомы лития, восстановленные из / ионов лития …
1c njckel / III. оксид /

13 мая 2015 г. в 9:45

Богатый написал:

К вашему сведению, в BU-104b есть опечатка: «В качестве катода Li-ion использует оксид металла, полученный из кобальта, и / или никель и другие металлы;.. »
Должно быть«… кобальт, марганец и / или… »Отто снова исправляет удары!

28 января 2015 г. в 5:45

Bonani написал:

Вы, ребята, крутые парни, супер знания, которые вы мне даете. Я новичок в этой области аккумуляторов, пишу докторскую диссертацию, я какое-то время пытался понять основные концепции.

Спасибо ..

10 Разница между анодом и катодом (с таблицей)

Электрод — это вещество, которое помогает проводить электричество, устанавливая электрический контакт с неметаллическими частями цепи.

Вещество обеспечивает среду, в которой электрические токи входят и выходят из неметаллических частей, таких как электролитическая ячейка.

Основными компонентами электрода являются катод и анод. Эти компоненты помогают описать течение тока в цепи.

Итак, в чем основное отличие анода от катода? Первый — это контакт, на котором обычный ток течет в устройство извне, а второй — это контакт, на котором обычный ток выходит из устройства.

Однако эти компоненты можно менять местами во время обратимого процесса. Чтобы устранить путаницу, в этой статье представлены дополнительные различия между анодом и катодом.

Вам также может понравиться: Разница между кислотой и щелочью

Таблица сравнения (анод и катод)

представляет собой электрод, который передает обычный ток от положительного вывода к отрицательному.

Основные термины Анод Описание1 Катод
Это электрод, по которому электрический ток проходит от отрицательной клеммы к положительной.
Обозначение символа

+

Альтернативное название Положительный заряд / донор электронов. Отрицательный заряд / акцептор электронов.
Тип реакции Реакции окисления происходят на аноде. На катоде происходит реакция восстановления.
Концентрация в электролитической ячейке Избыточный положительный заряд. Избыточный отрицательный заряд.
Гальванический элемент Становится отрицательным зарядом в гальванических или гальванических элементах. Получите положительный заряд в гальваническом или гальваническом элементе.
Текущий поток Находит извне в устройство. Вытекает из устройства.
Притяжение Привлекает отрицательные заряды или анионы. Привлекает положительные катионы и отклоняет отрицательно заряженные анионы.
Окислительно-восстановительная реакция Происходит окисление. Редукция имеет место.
Что происходит во время зарядки Создание электронов Расход электронов.

Это тип электрода, который может быть положительным или отрицательным в зависимости от типа ячейки. Но анод определяется как положительно заряженный вывод, через который ток течет в устройство.

Анод в электрохимии — это терминал, на котором происходит окисление или потеря электронов. Отрицательные анионы обычно реагируют с испусканием электронов.

Анод — это отрицательный вывод в гальванической ячейке, и электроны движутся к внешней части цепи. Анод — это положительный вывод в электролитической ячейке.

Что такое катод?

Это тип электрода, который поддерживает положительную или отрицательную полярность в зависимости от типа ячейки. Это также терминал, где происходит процесс восстановления или увеличения количества электронов.

Катодный вывод отрицательный, поскольку генерируемая электрическая энергия приводит к разложению химических соединений. Клемма гальванического элемента является положительной, поскольку химические реакции приводят к возникновению электрической энергии.

Катодные электроды делятся на горячие и холодные. Горячий катод — это катод, который нагревается в присутствии нити накала для испускания электронов за счет термоэлектронной эмиссии.

Холодные катоды не нагреваются никакими нитями накала. Катод также считается холодным, если он испускает больше электронов по сравнению с горячим аналогом.

Вам также может понравиться: Разница между анионами и катионами

Основные различия между анодом и катодом

  1. Анод — это терминал, через который в устройство поступает электричество. Катод — это вывод, через который электричество покидает устройство.
  2. Анод — положительный вывод. Катод — отрицательный вывод.
  3. Окисление происходит на аноде электролитической ячейки. Восстановление происходит на катоде в электролитической ячейке.
  4. Анод становится катодом в гальваническом элементе. Катод становится анодом в гальваническом элементе.
  5. Анод притягивает электроны или анионы. Катод притягивает катионы или положительные заряды.

Часто задаваемые вопросы

Катод положительный или отрицательный?

Положительный полюс является анодом, а отрицательный — катодом во время заряда. Положительный полюс — это катод, а отрицательный — анод во время разряда.

Всегда ли анод положительный?

Не совсем.Это зависит от типа ячейки. Анод отрицательный, а катод положительный в гальваническом или гальваническом элементе. Анод положительный, а катод отрицательный в электролитической ячейке.

Почему анод отрицательный?

Анод в электрохимической ячейке отрицательный из-за отрицательного потенциала по отношению к раствору. Анод в электролитической ячейке является положительным, поскольку он подключен к положительной клемме батареи.

Медь — анод или катод?

Цинк обычно ведет себя как анод в гальваническом элементе, а медь как катод.Цинковый электрод известен тем, что питает электроны, а медь — потребляет электроны.

Уменьшается ли масса анода?

Совершенно верно. Анод — это восстановитель, который вызывает восстановление ионов на катоде. Масса уменьшится, поскольку реагирующий анод станет водным. Масса катода будет увеличиваться, когда ионы в воде станут твердыми.

Почему анод положительный при гель-электрофорезе?

Гель-электрофорез — это процесс, при котором молекулы разделяются по размеру и заряду.Анод — это положительный полюс, а катод — отрицательный полюс. Заряженные частицы обычно мигрируют к положительным узлам во время гель-электрофореза.

Протекает ли ток от анода к катоду?

Совершенно верно. Электроны текут от анода к катоду, а анионы текут от катода к аноду. Это заставляет ток течь от анода к катоду.

Увеличивается ли масса анода во время разряда?

Да. На катоде происходит процесс восстановления.Это означает, что анод будет набирать массу во время операции разряда.

Батареи гальванические или электролитические?

Большинство аккумуляторных батарей являются электролитическими, в то время как батареи, используемые в устройстве, имеют функцию гальванического элемента. Гальванические батареи используют окислительно-восстановительную энергию для производства электричества.

Могут ли гальванические элементы перезаряжаться?

Солевой мостик пропускает поток ионов от катода к аноду. Ионный поток обычно самопроизвольно делает гальванический элемент перезаряжаемым или неперезаряжаемым.

Вам также может понравиться: разница между током и напряжением

В заключение

Основное различие между анодом и катодом состоит в том, что анод — это положительно заряженная клемма, а катод — отрицательно заряженная клемма. Но это зависит от типа клетки.

Согласно эксперименту, в электролитических ячейках протекает ток от анода к катоду, а ток гальванических элементов течет от катода к аноду.

Дополнительные источники и ссылки

Электрический заряд — обзор

3.3.4 Анализ Мотта-Шоттки

Электрический заряд, подавляемый на границе раздела электрод / электролит из-за окислительно-восстановительных реакций, можно использовать для характеристики коррозионных свойств электрода в электрохимической установке. Соотношение Мотта-Шоттки (уравнение 13.4) используется для расчета плотности пространственного заряда C на границе раздела электрод / электролит как функции приложенного потенциала V. Уравнение Мотта-Шоттки для полупроводника типа n имеет вид [62 –65];

(13.4) 1C2 = 2ɛ ° ɛeNDV − VFb − KBTe

где; ɛ — диэлектрическая проницаемость полупроводника, ɛ o — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, равная 8,84 × 10 −14 Ф / см, N D — концентрация донора, e — электронная заряда, В FB — потенциал плоской зоны, K B — постоянная Больцмана и T — абсолютная температура. Для полупроводника P-типа соотношение Мотта-Шоттки имеет вид [62–66];

(13.5) 1C2 = −2ɛ ° eNAV-VFb + KBTe

Как обсуждалось ранее, плотность заряда на границе раздела электрод / электролит состоит из двух областей заряда, двойного электрического слоя и области рассеянного заряда, называемой областью пространственного заряда. Эти две плотности заряда образуют два последовательно соединенных конденсатора, поэтому общая емкость распределения заряда может быть задана как [43,63];

(13,6) 1C = 1CSC + 1Cdl

, где C SC — емкость области пространственного заряда, а C dl — емкость двойного слоя.Следовательно, поскольку Cdl≻≻CSC в большинстве случаев, полная емкость принимается за емкость области пространственного заряда.

Для измерения емкости области пространственного заряда напряжение постоянного тока в зависимости от опорного потенциала прикладывается к электрохимической ячейке с образцом в качестве рабочего электрода. Сигнал переменного тока накладывается на сигнал постоянного тока, и электрохимический импеданс измеряется на одной частоте, обычно на частоте кГц. Емкость области пространственного заряда может быть вычислена из мнимой части импеданса, то есть Z ”= 1 / 2πfC.

Потенциал плоской зоны V FB и плотность дефектов N D могут быть определены из графика Мотта-Шоттки путем построения обратного квадрата емкости как функции приложенного потенциала. Это дает линейный график с точкой пересечения напряжения при потенциале плоской зоны и наклоном, пропорциональным концентрации доноров N D . Плотность дефектов N A, D может быть вычислена из наклона графика Мотта-Шоттки a s ; [67–69]

(13.7) dC − 2dV = −2ɛrɛoQNA, D ⇒ NA, D = 2ɛrɛoQdC − 2dV

Коррозионная стойкость, пожалуй, второе наиболее изученное свойство тонких пленок нитрида хрома после его механических свойств. Благодаря превосходным трибологическим свойствам этих пленок, они широко изучаются на предмет их использования в областях, которые более подвержены коррозии. Твердые покрытия обычно изготавливают путем физического осаждения из паровой фазы для достижения наилучших механических свойств (твердости, износостойкости и низкого трения), но, с другой стороны, эти пленки характеризуются столбчатой ​​структурой зерен и поверхностными дефектами.Эти дефекты и межстолбчатые пустоты приводят к появлению отверстий и трещин, что в конечном итоге приводит к локальной коррозии [44,54,60,70–72]. Для минимизации структурных дефектов и повышения коррозионной стойкости применяются различные методы, от изготовления пленок при низкой температуре до многослойных покрытий.

Пассивные пленки, сформированные на поверхности образцов в электролите, можно охарактеризовать емкостным поведением пленки как функцией приложенного потенциала.Графики Мотта-Шоттки были получены для образцов без покрытия и с покрытием из нитрида хрома в 0,5 М растворе NaCl. После построения графиков Мотта-Шоттки для всех образцов линейные области этих графиков были экстраполированы, чтобы найти их интервал x для измерения их соответствующих потенциалов плоских полос. Наклоны этих областей были также измерены для расчета плотности дефектов в пассивных пленках, сформированных на поверхности каждого образца.

На рис. 13.12 показаны графики Мотта-Шоткки для нержавеющей стали 304 без покрытия и с покрытием из нитрида хрома, испытанной в 0.5 M раствор NaCl при 37 o C. Все графики имеют отрицательные наклоны в области положительного приложенного потенциала, а также положительные наклоны в области отрицательного приложенного потенциала. Это индикатор образования двух различных типов полупроводниковых пассивных слоев, то есть полупроводников n-типа и p-типа в двух потенциальных областях. Оксидный слой p-типа является обычным для материалов на основе Cr и в большинстве случаев считается Cr 2 O 3 [43,53,73], в то время как слой n-типа возникает из-за образования глубокий слой Fe 2 O 3 на границе электролит / подложка в случае образца без покрытия.Слой Cr 2 O 3 на образцах с покрытием ведет себя как полупроводник n-типа, но с увеличением приложенного потенциала их характер меняется на p-тип из-за окисления Cr 3+ до CrO 4 2− ионов и образование катионных вакансий [74].

Рисунок 13.12. Графики Мотта-Шоттки для подложек из нержавеющей стали с покрытием и без покрытия, испытанных в 0,5 М растворе NaCl при 37 ° C.

Из рис. 13.12 видно, что область обеднения (область границы раздела полупроводник / металл, где приложенное напряжение более положительно, чем потенциал плоской зоны [75] пассивного слоя n-типа, выходит за пределы приложенного отрицательного напряжения. Напряжение.Точно так же область обеднения оксидного слоя p-типа, сформированного на образцах с покрытием, начинается от 0,5 В / нас. С другой стороны, обедненная область пассивного слоя n-типа, сформированного на голой подложке, находится между 0 и -0,5 В / SCE в соответствии с литературой [76], в то время как для слоя p-типа эта область является областью накопления. Способность переноса заряда на границе раздела полупроводник / проводник увеличивается, когда находится в состоянии накопления, и уменьшается, если он находится в области истощения [75].Таким образом, способность к переносу заряда образцов с покрытием на границе раздела электролит / покрытие намного меньше, чем у подложки без покрытия, поскольку пассивные пленки, сформированные на образцах с покрытием, не находятся в области накопления в диапазоне приложенного потенциала, то есть от −1 до +1 В / СЭ. Поскольку обедненные области оксидных слоев, сформированных на пленках CrN, больше, чем оксидные слои, сформированные на нержавеющей стали без покрытия, поэтому оксидные слои, сформированные на пленках CrN, более стабильны и обеспечивают лучшую коррозионную стойкость [75].

Идеальный график Мотта-Шоттки должен быть прямой линией, но в этом случае нелинейное поведение этих графиков указывает на дефектный характер пассивных пленок [77]. Потенциалы плоских зон этих пассивных слоев были измерены путем экстраполяции этих графиков на точку пересечения x , поскольку уравнение Мотта-Шоткки (уравнение 13.4) аналогично уравнению прямой линии.

Наклоны на рис. 13.12 в областях 0,0–0,5 В использовались для расчета плотности дефектов пассивных оксидных слоев, если емкостный отклик оксидного слоя определяется областью пространственного заряда, поскольку емкость двойного слоя намного больше. и им можно пренебречь, поскольку две области соединены последовательно.

На рис. 13.12 показано изменение пассивных пленок, сформированных на пленках нитрида хрома, осажденных с различной мощностью осаждения, то есть от 250 до 400 Вт, по сравнению с графиком Мотта-Шоттки пассивного слоя, сформированного на чистой нержавеющей стали. . Согласно соотношению Мотта-Шоткки (уравнения 13.4 и 13.5), плотность дефектов пассивного слоя обратно пропорциональна наклону графика Мотта-Шоткки. Следовательно, как видно из рис. 13.12 и таблицы 13.5, пассивный слой, сформированный на образце с покрытием из нитрида хрома, приготовленном при 350 Вт, имеет самую высокую плотность дефектов после образца без покрытия, а пленка, полученная при 300 Вт, имеет наименьшую.

В таблице 13.5 показаны плотности дефектов и потенциалы плоских зон для всех образцов. Потенциалы плоских полос были приняты как точки пересечения x линейных областей графиков Мотта-Шоттки, полученные экстраполяцией этих областей. Плотности дефектов N D были рассчитаны из наклонов графиков Мотта-Шоттки с использованием уравнения. (13.7)

Таблица 13.5. Параметры Мотта-Шоттки для нержавеющей стали 304 без покрытия и с покрытием из нитрида хрома, наплавленной при различной мощности наплавки и испытанной при 0.5 М раствор NaCl при 37 ° С.

Образец Н / см 3 E FB (мВ) Тип дефекта
250 W 10190.20E Тип p
300 W 3.62E + 20 587,36 Тип p
350 W 1.69E + 21 536.59 p-образный
400 W 1.05E + 21 563.87 p-образный
SS 2.10E + 21 N-образный

Где м — наклон линейной области на графиках Мотта-Шоттки; ɛ o , постоянная диэлектрической проницаемости была принята равной 8,814 × 10 −14 Ф / см, 17 r как 25 для слоя оксида хрома [78].Из этих таблиц видно, что пассивные пленки, сформированные на покрытиях CrN, имеют меньшую плотность дефектов по сравнению с чистой нержавеющей сталью. Это указывает на большую компактность оксидного слоя, сформированного на покрытии CrN, чем оксидный слой, сформированный на нержавеющей стали.

всеобъемлющее руководство по обозначениям катодных / анодных зарядов: Mcat

Привет всем,

Я знаю, что это очень запутанная тема для всех, поэтому я потратил немного времени на то, чтобы написать мини-руководство.

Пожалуйста, исправьте любую из этих ошибок, если она неверна. Я пытался тройную проверку фактов, но это всех сбивает с толку, в том числе и меня.

В целом :

  • Окисление ВСЕГДА происходит на аноде, восстановление ВСЕГДА происходит на катоде, несмотря ни на что.

  • Электроны ВСЕГДА текут от анода к катоду.

  • Катод ВСЕГДА будет притягивать катионы по мере накопления электронов, а анод ВСЕГДА будет притягивать анионы по мере накопления вновь образованных катионов.

Для гальванических / химических элементов

  • Они вызывают СПОНТАННЫЕ реакции, где Ecell> 0 (и deltaG <0)

  • Анод является источником электронов. Он заряжен отрицательно.

  • Катод (источник восстановления) заряжен положительно.

Для электролитических ячеек

  • Они вызывают БЕСПЛАТНЫЕ реакции.Нам необходимо обеспечить внешний источник напряжения, чтобы вызвать эту неспонтанную реакцию.

  • Анод теперь подключен к внешнему положительному полюсу. Анод теперь положительный.

  • Катод теперь подключен к внешнему отрицательному полюсу. Катод теперь отрицательный.

  • ВСЕ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ НА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ЯЧЕЙКАХ. Вот почему вы видите пузыри, выходящие из жидкости, поскольку h3O лизируется на h3 и O2.

Что это означает для IEF, NATIVE-PAGE и SDS-PAGE?

  • Помните, что это все электролитические ячейки, поэтому катод отрицательный, а анод положительный.

  • Для нативного PAGE обычно используется щелочной буфер, который дает большинству белков отрицательный заряд. Они направляются к АНОДУ.

  • SDS-PAGE дает ВСЕМ белкам чистый отрицательный заряд, поэтому они всегда будут двигаться к аноду.

  • Для IEF белки будут двигаться либо к катоду, либо к аноду, в зависимости от их pI. Основные белки (+ заряженные до тех пор, пока не достигнут pI) будут двигаться к катоду (потому что он заряжен отрицательно).Кислые белки (заряженные до тех пор, пока не достигнут pI), будут двигаться к аноду (помните, что анод заряжен положительно).

Электролиз | Химия [Магистр]

Прогнозирование продуктов электролиза

Электролиз — это способ разделения соединения путем пропускания через него электрического тока; продукты являются составными ионами соединения.

Цели обучения

Предсказать продукты реакции электролиза

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Основными компонентами электролитической ячейки являются электролит, постоянный ток и два электрода.
  • Ключевой процесс электролиза — это обмен атомами и ионами путем удаления или добавления электронов во внешнюю цепь.
  • Окисление ионов или нейтральных молекул происходит на аноде, а восстановление ионов или нейтральных молекул происходит на катоде.
Ключевые термины
  • электролит : Вещество, которое в растворе или расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
  • электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.

Что такое электролиз?

Чтобы предсказать продукты электролиза, нам сначала нужно понять, что такое электролиз и как он работает. Электролиз — это метод разделения связанных элементов и соединений путем пропускания через них электрического тока. Он использует постоянный электрический ток (DC), чтобы запустить в противном случае несамопроизвольную химическую реакцию. Электролиз очень важен с коммерческой точки зрения как стадия отделения элементов из природных источников, таких как руды, с использованием электролитической ячейки.

Основными компонентами, необходимыми для проведения электролиза, являются:

  • Электролит: вещество, содержащее свободные ионы, которые являются переносчиками электрического тока в электролите. 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.

Обмен атомами и ионами

Ключевым процессом электролиза является обмен атомами и ионами путем удаления или добавления электронов во внешнюю цепь. Необходимые продукты электролиза находятся в физическом состоянии, отличном от состояния электролита, и могут быть удалены некоторыми физическими процессами.

Каждый электрод притягивает ионы противоположного заряда. 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 гальванической ячейки, где анод отрицательный, а катод положительный.

На электродах электроны поглощаются или высвобождаются атомами и ионами. Те атомы, которые приобретают или теряют электроны, становятся заряженными ионами, которые переходят в электролит. Те ионы, которые приобретают или теряют электроны, чтобы стать незаряженными атомами , отделяются от электролита. Образование незаряженных атомов из ионов называется разрядкой. Энергия, необходимая для миграции ионов к электродам, и энергия, вызывающая изменение ионного состояния, обеспечивается внешним источником.{4 -} _ 6 [/ латекс]

Нейтральные молекулы также могут реагировать на любом из электродов. Реакции электролиза с участием ионов H + довольно распространены в кислых растворах. В щелочных водных растворах реакции с участием гидроксид-ионов (OH ) обычны. Окисленные или восстановленные вещества также могут быть растворителем, которым обычно является вода, или электродами. Возможен электролиз с участием газов.

Прогнозирование продуктов электролиза

Давайте посмотрим, как прогнозировать продукты.Например, на какие два иона распадется CuSO 4 ? Ответ: Cu 2+ и SO 4 2- . Давайте посмотрим на эту реакцию внимательнее.

Электролиз сульфата меди : два медных электрода помещают в раствор синего сульфата меди и подключают к источнику электрического тока. Ток включен на некоторое время.

Берём два медных электрода и помещаем их в раствор синего сульфата меди (CuSO 4 ) и включаем ток.- [/ латекс]

Мы только что видели электрический ток, используемый для расщепления CuSO 4 на составляющие ионы. Это все, что нужно для прогнозирования продуктов электролиза; все, что вам нужно сделать, это разложить соединение на составляющие ионы.

Электролиз хлорида натрия

Два обычно используемых метода электролиза включают расплав хлорида натрия и водный раствор хлорида натрия, которые дают разные продукты.

Цели обучения

Предсказать продукты электролиза хлорида натрия в расплавленных и водных условиях

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Металлический натрий и газообразный хлор могут быть получены электролизом расплавленного хлорида натрия.
  • Электролиз водного раствора хлорида натрия дает водород и хлор, при этом водный гидроксид натрия остается в растворе.
  • Причина различия в том, что восстановление Na + (E ° = –2,7 об.) Энергетически сложнее, чем восстановление воды (–1,23 об.).
Ключевые термины
  • анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
  • катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.

Электролиз NaCl

Как мы уже говорили, электролиз — это прохождение постоянного электрического тока через ионное вещество, которое либо расплавлено, либо растворено в подходящем растворителе. Это приводит к химическим реакциям на электродах и разделению материалов. Два обычно используемых метода электролиза включают расплав хлорида натрия и водный раствор хлорида натрия. Вы можете подумать, что оба метода дадут вам одинаковые продукты, но это не так. Давайте рассмотрим каждый из методов, чтобы понять различные процессы.

Электролиз расплавленного NaCl

Если хлорид натрия расплавляется (выше 801 ° C), два электрода вставляются в расплав и через расплав соли пропускается электрический ток, после чего на электродах происходят химические реакции.

Электролизная ячейка для расплавленного хлорида натрия : Промышленная электролизная ячейка для производства металлического натрия и газообразного хлора из расплавленного NaCl. Жидкий натрий всплывает в верхнюю часть расплава над катодом и сливается в резервуар для хранения.{-} [/ латекс]

Общая реакция — это разложение хлорида натрия на элементы:

[латекс] 2 \ text {NaCl} \ rightarrow 2 \ text {Na} (\ text {s}) + {\ text {Cl}} _ {2} (\ text {g}) [/ latex]

Электролиз водного NaCl

Что происходит, когда у нас есть водный раствор хлорида натрия? Что ж, мы не можем забыть, что мы должны учитывать воду в уравнении. Поскольку вода может как окисляться, так и восстанавливаться, она конкурирует с растворенными ионами Na + и Cl .Вместо производства натрия производится водород.

Электролиз водного раствора хлорида натрия : Электролиз водного раствора NaCl приводит к образованию водорода и хлористого газа. На аноде (A) хлорид (Cl-) окисляется до хлора. Ионоселективная мембрана (B) позволяет противоиону Na + свободно проходить через нее, но предотвращает диффузию анионов, таких как гидроксид (OH-) и хлорид. На катоде (C) вода восстанавливается до гидроксида и газообразного водорода. Чистый процесс представляет собой электролиз водного раствора NaCl на промышленно полезные продукты — гидроксид натрия (NaOH) и газообразный хлор.{-} (\ text {aq}) + {\ text {H}} _ {2} (\ text {g}) + \ frac {1} {2} {\ text {Cl}} _ {2} ( \ text {g}) [/ latex]

Восстановление Na + (E ° = –2,7 об.) Энергетически сложнее, чем восстановление воды (–1,23 об.), Поэтому в водном растворе будет преобладать последнее.

Вывести продукты электролиза расплава соли : Электролиз расплава соли дает элементы из соли. Итак, электролиз WCl4 дает W и Cl2.Ионы металлов получают электроны на отрицательном электроде, а неметаллы теряют их на положительном электроде.

Электролиз воды

Чистая вода не может подвергаться значительному электролизу без электролита, такого как кислота или основание.

Цели обучения

Вспомните свойства электролита, которые позволяют проводить электролиз воды

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Электролиз раствора серной кислоты или соли, такой как NaNO 3 , приводит к разложению воды на обоих электродах.
  • На катоде появится водород, а на аноде появится кислород.
  • Количество образующегося водорода в два раза превышает количество молей кислорода, и оба они пропорциональны общему электрическому заряду, проводимому раствором.
Ключевые термины
  • электролиз : химическое изменение, возникающее при пропускании электрического тока через проводящий раствор или расплав соли.

Чистая вода не может подвергаться значительному электролизу без добавления электролита.{-} [/ латекс]

E ° = -1,23 В

Умножение катодной реакции на 2, чтобы соответствовать количеству перенесенных электронов, дает это чистое уравнение после объединения ионов OH и H + с образованием воды:

Сеть: [латекс] 2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} (\ text {l}) \ rightarrow 2 {\ text {H}} _ {2} (\ text {g} ) + {\ text {O}} _ {2} (\ text {g}) [/ latex]

E = -1,23 v

Водород появится на катоде, отрицательно заряженном электроде, где электроны входят в воду, и кислород появится на аноде, положительно заряженном электроде.Количество образовавшихся молей водорода в два раза больше количества молей кислорода, и оба они пропорциональны общему электрическому заряду, проводимому раствором. Количество электронов, проталкиваемых через воду, в два раза превышает количество генерируемых молекул водорода и в четыре раза больше количества генерируемых молекул кислорода.

Иоганн Риттер, который изобрел первый электрохимический элемент, был одним из первых, кто открыл разложение воды электричеством.

Электролиз воды : Устройство, изобретенное Иоганном Вильгельмом Риттером для проведения электролиза воды.

Стехиометрия электролиза

Количество химического изменения, которое происходит при электролизе, стехиометрически связано с количеством электронов, проходящих через элемент.

Цели обучения

Предсказать, сколько кулонов потребуется для данной электрохимической реакции

Основные выводы

Ключевые моменты
  • С точки зрения источника напряжения и цепи вне электродов, поток электронов обычно описывается в терминах электрического тока с использованием единиц СИ — кулонов и ампер.
  • Требуется 96 485 кулонов, чтобы составить моль электронов, единицу, известную как фарадей (F).
  • Эквивалентный вес вещества определяется как молярная масса, деленная на количество электронов, необходимых для окисления или восстановления каждой единицы вещества.
Ключевые термины
  • кулон : В Международной системе единиц — производная единица электрического заряда; количество электрического заряда, переносимого током в 1 ампер, протекающим в течение 1 секунды.Символ: C.
  • фарадей : количество электричества, необходимое для депонирования или высвобождения 1 грамма эквивалентного веса вещества во время электролиза; приблизительно 96 487 кулонов.

Стехиометрия электролитической ячейки

Степень химического изменения, происходящего в электролитической ячейке, стехиометрически зависит от количества молей электронов, проходящих через ячейку. С точки зрения источника напряжения и цепи вне электродов, поток электронов обычно описывается в терминах электрического тока с использованием единиц СИ — кулонов и ампер.Для образования моля электронов требуется 96 485 кулонов — единица, известная как фарадей (F).

Это соотношение было впервые сформулировано Майклом Фарадеем в 1832 году в форме двух законов электролиза:

  1. Вес веществ, образующихся на электроде во время электролиза, прямо пропорционален количеству электричества, которое проходит через электролит.
  2. Вес различных веществ, образованных при прохождении одного и того же количества электричества, пропорционален эквивалентному весу каждого вещества.- \ rightarrow \ text {V} [/ latex]).

    Большинство стехиометрических задач, связанных с электролизом, могут быть решены без явного использования законов Фарадея. «Химия» в этих задачах обычно очень элементарна; основные трудности обычно возникают из-за незнания основных электрических устройств:

    • ток (в амперах) — это скорость переноса заряда: 1 ампер = 1 [латекс] \ frac {\ text {Coulombs}} {\ text {second}} [/ latex].
    • Мощность

    • (в ваттах) — это скорость производства или потребления энергии: 1 Вт = 1 [латекс] \ frac {\ text {Джоуль}} {\ text {second}} [/ latex]. -} = 1184 \ \ text {Coulombs} [/ latex]

      1.5 часов эквивалентны 5400 секундам:

      [латекс] \ frac {1184 \ \ text {Coulombs}} {5400 \ \ text {seconds}} = 0,22 \ \ text {Amps} [/ latex]

      Электрофорез — MCAT Physical

      Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает
      или несколько ваших авторских прав, сообщите нам об этом, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
      в
      информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на
      ан
      Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент
      средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

      Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как
      в виде
      ChillingEffects.org.

      Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно
      искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится
      на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

      Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

      Вы должны включить следующее:

      Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени;
      Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
      Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \
      достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
      а
      ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание
      к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
      Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также
      Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает
      ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все
      информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы
      либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

      Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

      Чарльз Кон
      Varsity Tutors LLC
      101 S. Hanley Rd, Suite 300
      St. Louis, MO 63105

      Или заполните форму ниже:

      .

Previous PostNextNext Post

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *