Terminy „anoda” i „katoda” są fundamentalne w dziedzinie elektrochemii i obwodów elektronicznych. Te dwa rodzaje elektrod odgrywają kluczową rolę w różnorodnych systemach, od prostych baterii po zaawansowane technologie.
Przeanalizujmy ich różnice, przypisane im bieguny dodatnie i ujemne oraz sposób, w jaki można łatwo ustalić, która z nich jest ujemna, a która dodatnia.
Czym jest elektroda?
Zanim zagłębimy się w szczegóły dotyczące katody i anody, kluczowe jest zrozumienie, czym w ogóle jest elektroda. W najprostszym ujęciu elektroda to materiał, który przewodzi prąd elektryczny, umożliwiając jego przepływ do lub z ośrodka niemetalicznego, takiego jak ogniwo elektrolityczne.
Mówiąc wprost, elektroda działa jako przewodnik, który umożliwia kontakt elektryczny z elementem niemetalicznym w obwodzie.
Co to jest anoda?
Biegunowość elektrody, czyli to, czy jest ona anodą, czy katodą, jest uzależniona od rodzaju obwodu. Anoda to elektroda, na której zachodzi proces utleniania, skutkujący utratą elektronów. W ogniwie galwanicznym (które przekształca energię chemiczną w elektryczną, np. podczas rozładowywania akumulatora), anoda pełni funkcję elektrody ujemnej, ponieważ podczas utleniania elektrony pozostają na elektrodzie i przemieszczają się poprzez obwód zewnętrzny.
Natomiast w procesie elektrolizy, gdzie prąd elektryczny wymusza przepływ elektronów w przeciwnym kierunku, anoda staje się elektrodą dodatnią.
Co to jest katoda?
Źródło obrazu: RaspberryPi
Katoda to miejsce, gdzie ma miejsce redukcja, czyli pobieranie elektronów. W ogniwie galwanicznym działa ona jako elektroda dodatnia, ponieważ jony ulegają redukcji, pobierając elektrony z elektrody, a następnie się wyładowują.
Z kolei w elektrolizie katoda jest biegunem ujemnym, który przyciąga jony dodatnie z roztworu.
Anoda kontra katoda: wyjaśnienie kwestii polaryzacji
Początkowo sądzono, że prąd elektryczny płynie od bieguna dodatniego do ujemnego, co jest sprzeczne z obecnym stanem wiedzy. To pierwotne nieporozumienie doprowadziło do błędnego kojarzenia anody z biegunem ujemnym, a katody z dodatnim.
Jednak, posiadając właściwe zrozumienie roli utleniania i redukcji w każdej z elektrod, łatwo jest określić, która z nich jest anodą, a która katodą – wszystko zależy od typu obwodu.
Co to jest elektrolit w akumulatorze?
Źródło obrazu: Tinux/gringer/Wikimedia Commons
W akumulatorach elektrolit to substancja umożliwiająca przepływ jonów pomiędzy anodą a katodą, jednocześnie zachowując ich elektryczną obojętność. Ten ruch jonów jest niezbędny dla przebiegu reakcji chemicznych, które zachodzą podczas procesów ładowania i rozładowywania. Aby zgłębić ten temat, warto zapoznać się z zasadą działania akumulatorów litowo-jonowych w pojazdach elektrycznych.
Która elektroda jest dodatnia?
Aby poprawnie interpretować polaryzację elektrod w ogniwie lub obwodzie, należy uwzględnić dwie reakcje zachodzące w tych dwóch miejscach. W ogniwie galwanicznym anoda ulega utlenieniu i funkcjonuje jako elektroda ujemna, podczas gdy w elektrolizie staje się elektrodą dodatnią. Z kolei katoda, w której zachodzi redukcja, jest elektrodą dodatnią w ogniwie galwanicznym, ale działa jako zacisk ujemny w elektrolizie.
newsblog.pl