Seringkali ada masalah dalam menentukan elektroda mana yang merupakan katoda dan mana yang merupakan anoda. Pertama, Anda perlu memahami istilahnya.
Isi
Konsep katoda dan anoda - penjelasan sederhana
Dalam zat kompleks, elektron didistribusikan secara tidak merata antara atom-atom dalam senyawa. Sebagai hasil interaksi, partikel berpindah dari atom suatu zat ke atom zat lain. Reaksi tersebut disebut redoks. Hilangnya elektron disebut oksidasi, dan unsur yang menyumbangkan elektron disebut reduktor.
Penambahan elektron disebut reduksi, unsur penerima dalam proses ini adalah oksidator. Perpindahan elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi dapat berlangsung melalui rangkaian eksternal, dan kemudian dapat digunakan sebagai sumber energi listrik.Perangkat di mana energi reaksi kimia diubah menjadi energi listrik disebut sel galvanik.
Contoh klasik paling sederhana dari sel galvanik adalah dua pelat yang terbuat dari logam yang berbeda dan direndam dalam larutan elektrolit. Dalam sistem seperti itu, oksidasi terjadi pada satu logam, dan reduksi terjadi pada logam lain.
PENTING! Elektroda tempat terjadinya oksidasi disebut anoda. Elektroda tempat reduksi berlangsung adalah katoda.
Dari buku teks kimia sekolah, diketahui contoh sel galvanik tembaga-seng, yang bekerja karena energi reaksi antara seng dan tembaga sulfat. Pada alat Jacobi-Daniel, pelat tembaga ditempatkan dalam larutan tembaga sulfat (elektroda tembaga), pelat seng direndam dalam larutan seng sulfat (elektroda seng). Elektroda seng melepaskan kation ke larutan, menciptakan muatan positif berlebih di dalamnya, dan pada elektroda tembaga larutan kehabisan kation, di sini larutan bermuatan negatif.
Menutup sirkuit eksternal menyebabkan elektron mengalir dari elektroda seng ke elektroda tembaga. Hubungan keseimbangan pada batas fase terganggu. Terjadi reaksi oksidasi-reduksi.
Energi reaksi kimia spontan diubah menjadi energi listrik.
Jika reaksi kimia dipicu oleh energi eksternal dari arus listrik, proses yang disebut elektrolisis terjadi. Proses yang terjadi selama elektrolisis adalah kebalikan dari proses yang terjadi selama pengoperasian sel galvanik.
PERHATIAN! Elektroda tempat reduksi berlangsung disebut juga katoda, tetapi dalam elektrolisis bermuatan negatif, sedangkan anoda bermuatan positif.
Aplikasi dalam elektrokimia
Anoda dan katoda mengambil bagian dalam banyak reaksi kimia:
- Elektrolisa;
- elektroekstraksi;
- pelapisan listrik;
- elektrotipe.
Logam diperoleh dengan elektrolisis senyawa cair dan larutan berair, logam dimurnikan dari pengotor dan komponen berharga diekstraksi (pemurnian elektrolit). Pelat dilemparkan dari logam untuk dibersihkan. Mereka ditempatkan sebagai anoda di elektroliser. Di bawah pengaruh arus listrik, logam mengalami pembubaran. Kation-kationnya masuk ke dalam larutan dan dibuang di katoda, membentuk endapan logam murni. Kotoran yang terkandung dalam pelat logam asli yang tidak dibersihkan tetap tidak larut sebagai lumpur anoda atau masuk ke elektrolit di mana mereka dihilangkan. Tembaga, nikel, timah, emas, perak, timah mengalami pemurnian elektrolitik.
Elektroekstraksi adalah proses pemisahan logam dari larutan selama elektrolisis. Agar logam masuk ke dalam larutan, ia diperlakukan dengan reagen khusus. Selama proses, logam kemurnian tinggi diendapkan di katoda. Ini adalah bagaimana seng, tembaga, kadmium diperoleh.
Untuk menghindari korosi, untuk memberi kekuatan, untuk menghias produk, permukaan satu logam ditutupi dengan lapisan yang lain. Proses ini disebut elektroplating.
Elektroplating adalah proses memperoleh salinan logam dari benda massal dengan elektrodeposisi logam.
Aplikasi dalam perangkat elektronik vakum
Prinsip operasi katoda dan anoda dalam perangkat vakum dapat ditunjukkan oleh lampu elektron.Itu terlihat seperti bejana yang tertutup rapat dengan bagian logam di dalamnya. Perangkat ini digunakan untuk memperbaiki, menghasilkan, dan mengubah sinyal listrik. Menurut jumlah elektroda, ada:
- dioda;
- triode;
- tetroda;
- pentode, dll.
Dioda adalah perangkat vakum dengan dua elektroda, katoda dan anoda. Katoda terhubung ke kutub negatif dari sumber listrik, anoda - ke positif. Tujuan katoda adalah untuk memancarkan elektron bila dipanaskan oleh arus listrik sampai temperatur tertentu. Elektron yang dipancarkan menciptakan muatan ruang antara katoda dan anoda. Elektron tercepat bergegas ke anoda, mengatasi penghalang potensial negatif dari muatan ruang. Anoda menerima partikel-partikel ini. Arus anoda dibuat di sirkuit eksternal. Aliran elektronik dikendalikan oleh elektroda tambahan dengan menerapkan potensi listrik kepada mereka. Melalui dioda, arus bolak-balik diubah menjadi arus searah.
Aplikasi dalam elektronik
Saat ini, jenis dioda semikonduktor digunakan.
Dalam elektronika, sifat dioda untuk melewatkan arus dalam arah maju dan tidak mengalir dalam arah yang berlawanan digunakan secara luas.
Pengoperasian LED didasarkan pada sifat kristal semikonduktor untuk bersinar ketika arus dilewatkan melalui sambungan p-n dalam arah maju.
Sumber arus searah galvanik - baterai
Sumber kimia arus listrik di mana reaksi reversibel terjadi disebut baterai: mereka diisi ulang dan digunakan berulang kali.
Selama pengoperasian baterai timbal, reaksi redoks terjadi.Timbal logam mengoksidasi, menyumbangkan elektronnya, mereduksi timbal dioksida, yang menerima elektron. Logam timbal dalam baterai adalah anoda dan bermuatan negatif. Timbal dioksida adalah katoda dan bermuatan positif.
Saat baterai habis, zat katoda dan anoda dan elektrolitnya, asam sulfat, dikonsumsi. Untuk mengisi baterai, baterai terhubung ke sumber arus (plus ke plus, minus ke minus). Arah arus sekarang kebalikan dari saat baterai habis. Proses elektrokimia pada elektroda "terbalik". Sekarang elektroda timbal menjadi katoda, proses reduksi terjadi di atasnya, dan timbal dioksida menjadi anoda, dengan prosedur oksidasi berlangsung. Baterai menciptakan kembali zat yang diperlukan untuk pengoperasiannya.
Mengapa ada kebingungan?
Masalah muncul dari kenyataan bahwa tanda muatan tertentu tidak dapat melekat kuat pada anoda atau katoda. Seringkali katoda adalah elektroda bermuatan positif, dan anoda adalah elektroda negatif. Sering, tapi tidak selalu. Itu semua tergantung pada proses yang terjadi pada elektroda.
PERHATIAN! Bagian yang ditempatkan dalam elektrolit dapat berupa anoda dan katoda. Itu semua tergantung pada tujuan proses: Anda harus meletakkan lapisan logam lain di atasnya atau menghapusnya.
Bagaimana mengidentifikasi anoda dan katoda?
Dalam elektrokimia, anoda adalah elektroda tempat berlangsungnya proses oksidasi, katoda adalah elektroda tempat terjadinya reduksi.
Dalam dioda, keran disebut anoda dan katoda. Arus akan mengalir melalui dioda jika keran anoda terhubung ke "plus", keran "katoda" - ke "minus".
Untuk LED baru dengan kontak yang belum dipotong, anoda dan katoda ditentukan secara visual berdasarkan panjangnya. Katoda lebih pendek.
Jika kontak terputus, baterai yang terpasang padanya akan membantu. Cahaya akan muncul ketika polaritas cocok.
Tanda anoda dan katoda
Dalam elektrokimia, lebih tepat untuk berbicara bukan tentang tanda-tanda muatan elektroda, tetapi tentang proses yang terjadi pada mereka. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, dan reaksi oksidasi berlangsung di anoda.
Dalam teknik elektro, untuk aliran arus, katoda dihubungkan ke kutub negatif dari sumber arus, anoda ke positif.
Artikel serupa:
