ما هي الأنود والكاثود؟

ال الأنود والكاثود هم أنواع الأقطاب الكهربائية الموجودة في الخلايا الكهروكيميائية. هذه هي الأجهزة القادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال التفاعل الكيميائي. الخلايا الكهروكيميائية الأكثر استخدامًا هي البطاريات.

هناك نوعان من الخلايا الكهروكيميائية ، الخلايا كهربائيا والخلايا الجلفانية أو الخلايا الفولتية. في الخلايا الإلكتروليتية ، لا يحدث التفاعل الكيميائي الذي ينتج الطاقة بشكل تلقائي ، لكن التيار الكهربائي يتحول إلى تفاعل كيميائي لتقليل الأكسدة.

تتكون الخلية الغلفانية من خليتين نصفيتين. ترتبط هذه من عنصرين ، موصل معدني وجسر الملح.

يقوم الموصل الكهربائي ، كما يشير اسمه ، بتوصيل الكهرباء لأنه ليس لديه مقاومة تذكر لحركة الشحن الكهربائي. أفضل السائقين وعادة ما تكون المعادن.

الجسر المالح عبارة عن أنبوب يربط بين الخليتين النصفيتين ، مع الحفاظ على التلامس الكهربائي للنفس ، وبدون السماح لمكونات كل خلية بالانضمام..

عندما يحدث التفاعل الكيميائي ، تفقد إحدى الخلايا النصفية الإلكترونات إلى إلكترودها ، من خلال عملية الأكسدة ؛ بينما يكسب الآخر الإلكترونات لقطبه ، من خلال عملية الاختزال.

 تحدث عمليات الأكسدة في الأنود ، وعمليات الاختزال في الكاثود

تعريف الأنود والكاثود

الأنود

اسم الأنود يأتي من اليونانية ανά (aná): للأعلى و οδός (odós): way. كان فاراداي هو الشخص الذي صاغ هذا المصطلح في القرن التاسع عشر.

أفضل تعريف للأنود هو القطب الذي يفقد الإلكترونات في تفاعل الأكسدة. عادة ما يتم ربطه بالقطب الموجب لعبور التيار الكهربائي ، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا.

على الرغم من أن القطب الموجب في البطاريات هو القطب الموجب ، إلا أنه في الأضواء الكاشفة ، يكون القطب الموجب هو القطب السالب.

عادة يتم تحديد اتجاه التيار الكهربائي ، معربًا عن تقديره للشعور بالشحنات المجانية ، ولكن إذا لم يكن الموصل معدنيًا ، فإن الشحنات الإيجابية التي يتم إنتاجها يتم نقلها إلى الموصل الخارجي.

هذه الحركة تعني أن لدينا شحنة موجبة وسالبة تتحرك في اتجاهين متعاكسين ، لذلك يقال أن اتجاه التيار هو مسار الشحنات الموجبة للكاتيونات الموجودة في القطب الموجب نحو الشحنة سالبة للأنودة وجدت في الكاثود.

في الخلايا الجلفانية ، التي لها موصل معدني ، يتبع التيار المتولد في التفاعل المسار من القطب الموجب إلى السالب.

ولكن في الخلايا الإلكتروليتية ، من خلال عدم وجود موصل معدني ، ولكن بالكهرباء ، يمكن العثور على أيونات ذات شحنة موجبة وسالبة تتحرك في اتجاهين متعاكسين.

تستقبل الأنودات الحرارية معظم الإلكترونات التي تأتي من الكاثود ، تسخن الأنود وتضطر إلى إيجاد طريقة لتبديده. يتم توليد هذه الحرارة في الجهد الذي يحدث بين الإلكترونات.

الأنودات الخاصة

يوجد نوع من الأنودات الخاصة ، مثل تلك الموجودة داخل أشعة إكس ، وفي هذه الأنابيب ، تولد الطاقة التي تنتجها الإلكترونات ، بالإضافة إلى إنتاج أشعة إكس ، طاقة كبيرة تسخن الأنود..

تحدث هذه الحرارة عند اختلاف الجهد بين القطبين وتمارس ضغطًا على الإلكترونات. عندما تتحرك الإلكترونات في التيار الكهربائي ، فإنها تضرب الأنود الذي ينقل حرارته.

أشعة الكاثود

الكاثود هو القطب ذو الشحنة السالبة ، والذي في التفاعل الكيميائي يخضع لتفاعل الاختزال ، حيث يتم تقليل حالة الأكسدة عندما يتلقى الإلكترونات.

كما هو الحال مع الأنود ، كان فاراداي هو الذي اقترح مصطلح الكاثود الذي يأتي من اليونانية τάατά [catá]: "للأسفل" ، و "[odós]:" camino ". في هذا القطب ، نسبت الشحنة السالبة إليها مع مرور الوقت.

كانت هذه الطريقة خاطئة ، حيث إنها تعتمد على الجهاز الذي توجد به ، وهي تحتوي على حمولة أو غيرها.

تنشأ هذه العلاقة مع القطب السالب ، كما هو الحال مع القطب الموجب ، من افتراض أن التيار يتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب. هذا ينشأ داخل خلية كلفانية.

داخل الخلايا الإلكتروليتية ، يمكن أن تتعايش وسائل نقل الطاقة ، وليس في المعدن بل في المنحل بالكهرباء ، الأيونات السالبة والإيجابية التي تتحرك في اتجاهين متعاكسين. ولكن بالاتفاق ، يقال أن التيار ينتقل من الأنود إلى الكاثود.

الكاثودات الخاصة

نوع واحد من الكاثودات المحددة هي الكاثودات الحرارية. في هذه ، الكاثود تنبعث الإلكترونات عن طريق تأثير الحرارة.

في الصمامات الحرارية ، يمكن للالكاثود تسخين نفسه عن طريق تعميم تيار التسخين في خيوط مقترنة به.

رد فعل التوازن

إذا أخذنا خلية كلفانية ، وهي الخلية الكهروكيميائية الأكثر شيوعًا ، فيمكننا صياغة تفاعل التوازن الذي يتم إنشاؤه.

كل خلية نصف تتكون من خلية كلفانية لها جهد مميز يعرف باسم إمكانات الخفض. داخل كل خلية نصفية يحدث تفاعل الأكسدة بين الأيونات المختلفة.

عندما يصل هذا التفاعل إلى توازن ، لا يمكن للخلية أن توفر مزيدًا من التوتر. في هذا الوقت ، سيكون للأكسدة التي تحدث في نصف الدائرة في تلك اللحظة قيمة إيجابية كلما اقتربت من التوازن. ستكون إمكانات رد الفعل أكبر كلما تم الوصول إلى مزيد من التوازن.

عندما يكون الأنود في حالة توازن ، يبدأ بفقد الإلكترونات التي تمر عبر الموصل إلى الكاثود.

عند الكاثود ، يحدث تفاعل الاختزال ، كلما كان أبعد من التوازن الأكثر احتمالية ، سيحدث التفاعل عند حدوثه ويأخذ الإلكترونات التي تأتي من الأنود.

مراجع

1. هوهي ، جيمس إ. وآخرون.الكيمياء غير العضوية: مبادئ التركيب والتفاعلية. بيرسون التعليم الهند ، 2006.
2. SIENKO ، ميشيل ج. روبرت ، أ.الكيمياء: المبادئ والخصائص. نيويورك ، الولايات المتحدة: مكجرو هيل ، 1966.
3. برادي ، جيمس هـ.الكيمياء العامة: المبادئ والهيكل. وايلي ، 1990.
4. بتروكي ، رالف هـ. وآخرون.الكيمياء العامة. صندوق البلدان الأمريكية التعليمي ، 1977.
5. ماسترتون ، وليام ل. هيرلي ، سيسيل ن.الكيمياء: المبادئ وردود الفعل. Cengage Learning ، 2015.
6. بابور ، جوزيف أ. بابور ، جوزيف جوزيف ؛ أزنز ، خوسيه إبارز.الكيمياء العامة الحديثة: مقدمة في الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الوصفية العليا (غير العضوية ، العضوية والكيميائية الحيوية). مارين ، 1979.
7. شارلوت ، غاستون ؛ تريميلون ، برنارد ؛ بدوز لامبلينج ، ي. ردود الفعل الكهروكيميائية. توراي ماسون ، 1969.