تعريف الأنود والكاثود Anode and Cathode
الأنود والكاثود هما التصنيفان اللذان يتم فيهما تصنيف الأقطاب الكهربائية. الفرق الكبير بين الأنود والكاثود هو أنه يحدث عند أكسدة الأنود. مقابل ذلك ، عند الكاثود ، يحدث الاختزال.
الناس بشكل عام في سوء الفهم يعتبرون الأنود بشكل خاص موجب والكاثود بشكل خاص سلبي. لكن في هذا المحتوى ، ستتعرف على أن التمايز بين القطب الموجب والكاثود لا يتم فقط وفقًا لنوع القطبية. لكن أولاً ، انظر-
ما هو القطب Electrode؟
يُعرف أحد المكونات الأساسية للخلية الكهروكيميائية التي تتلامس مع الإلكتروليت باسم القطب. يعمل القطب كجهة اتصال معدنية يدخل من خلالها التيار الكهربائي ويخرج منه. وبشكل أكثر تحديدًا ، يمكننا القول ، أنه يُنظر إليه على أنه سطح يحدث فيه تفاعل الأكسدة والاختزال بين المعدن والمحلول.
مثل القطب الكهربي عمومًا موصلًا كهربائيًا / شبه موصل داخل الخلية الكهروكيميائية. وهي تحدد المرحلة الموصلة حيث يتم نقل الناقلات المشحونة.
القطب الذي يفقد الإلكترونات ويقبله الإلكتروليت يخضع للأكسدة. ومع ذلك ، عندما تحدث العملية العكسية ، أي عندما يكتسب القطب الإلكترونات التي يتم إطلاقها بواسطة المنحل بالكهرباء ، يخضع للاختزال.
تعريف الكاثود Cathode
على غرار الأنود ، يمكن للكاثود أن يحمل شحنة موجبة وسالبة حسب نوع الخلية. بالنسبة للكاثود ، يُقال إنه قطب كهربائي حيث يحدث الاختزال ، أي اكتساب الإلكترونات.
تمامًا مثل الأنود ، لا يمكن أيضًا تحديد الكاثود وفقًا لقطبه الموجب أو السالب ، لكن حدوث الاختزال في القطب الكهربي يعني أنه الكاثود.
الاختلافات الرئيسية بين الأنود والكاثود
العامل الرئيسي للتمايز بين الأنود والكاثود هو أن الأنود يتوافق مع القطب حيث يحدث الأكسدة ، أي فقدان الإلكترونات. بينما يتوافق الكاثود مع القطب حيث يحدث الاختزال ، أي اكتساب الإلكترونات.
الدلالة المحددة للقطب الموجب والكاثود على أنها سلبية خاطئة. وذلك لأن القطبية الطرفية تختلف باختلاف نوع الخلية ، أي التحليل الكهربائي أو الكلفاني قيد الاستخدام.
بالنسبة لخلية التحليل الكهربائي ، يعمل القطب الموجب كمحطة موجبة بينما يحتفظ الكاثود بقطبية سالبة. وبالتالي ، يجذب الأنود الجسيمات المشحونة سالبة بينما الكاثود يجذب الجسيمات المشحونة إيجابياً.
بالنسبة للخلية الجلفانية ، يحتفظ الأنود بالقطبية السالبة بينما يعمل الكاثود كمحطة موجبة. ومن ثم ، هنا سوف يجذب القطب الموجب الجسيمات المشحونة إيجابيا وسوف يجذب الكاثود الجسيمات سالبة الشحنة.
التحليل التجريبي
ضع في اعتبارك ترتيب الخلية الجلفانية الموضح أدناه لفهم كيفية حدوث تدفق التيار عبر المحلول.
ترتيب الخلية الجلفانية
هنا في كوبين منفصلين ، لدينا محلول كبريتات النحاس وكبريتات الزنك. للحفاظ على الاتصال الكهربائي بين المحلين ، يتم استخدام جسر ملح يحتوي على كلوريد البوتاسيوم. يتم توصيل قطبين من الزنك والنحاس اللذان يعملان كقطب موجب وكاثود بواسطة سلك معدني من خلال مفتاح.
أثناء حالة الفتح للمفتاح ، وبسبب ترتيب الدائرة المفتوحة ، لن يحدث أي تفاعل في أي من الأكواب وبالتالي لن يكون هناك تدفق للتيار عبر السلك. علاوة على ذلك ، يكون المفتاح في حالة التشغيل وسنحصل على ترتيب الدائرة المغلقة ثم تهاجر الإلكترونات من قطب Zn (الأكسدة) عبر جسر الملح وتنخفض عند القطب النحاس (اختزال).
تولد حركة الأنيونات (الجسيمات سالبة الشحنة) تيارًا يتدفق عبر السلك المعدني. ومع ذلك ، فإن اتجاه تدفق التيار سيكون عكسًا لتدفق التيار.
كما لاحظت هنا أنه من بين القطبين ، تحدث الأكسدة عند قطب الزنك ، وبالتالي يكون القطب الموجب ذو قطبية سالبة ويحدث الاختزال عند القطب النحاسي وبالتالي يكون القطب السالب مع pقطبية تناضحية في ترتيب خلية جلفانية.
ومع ذلك ، عند النظر في الخلية الإلكتروليتية ، سيتم عكس قطبية القطب الموجب والكاثود. دعونا نفهم ذلك من خلال النظر في ترتيب الخلايا الإلكتروليتية الموضح أدناه:
ترتيب الخلية كهربائيا
هنا يتم أخذ كلوريد الصوديوم في الحالة المنصهرة حيث يتم غمر زوج من الأقطاب الكهربائية. في الحالة المنصهرة ، يتم فصل أيونات الصوديوم والكلوريد وتكون في الحالة الحرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توصيل القطبين بواسطة بطارية.
يجذب القطب المتصل بالطرف السالب للبطارية أيونات Na + بينما تتدفق الأنيونات ، أي Cl- نحو القطب المتصل بالطرف الموجب. عند الوصول إلى القطب المعني ، تسمح إمكانات البطارية باكتساب الإلكترونات (الاختزال) بواسطة أيونات الصوديوم ، مما يؤدي إلى تشكيل معدن الصوديوم.
Na + + e– = Na
وبالمثل ، تفقد الأيونات Cl الإلكترونات (الأكسدة) عند القطب المتصل بالطرف السالب مما ينتج عنه غاز Cl2. هنا القطب الموجب حيث تحدث الأكسدة هو القطب الموجب والقطب الكهربائي حيث يحدث الاختزال هو الكاثود.
2 سل - = Cl2 + 2e–
وتجدر الإشارة هنا إلى أنه بينما تتحرك الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب هنا ، فإن اتجاه تدفق التيار سيكون من القطب الموجب نحو الكاثود.
يؤدي تدفق التيار عبر كلوريد الصوديوم المنصهر إلى تحللها إلى عناصرها ، أي معدن الصوديوم وغاز الكلور.
استنتاج
لقد رأينا مؤخرًا أن هناك نوعين من الخلايا الكهروكيميائية ، وهما الخلايا الجلفانية والإلكتروليتية. اتجاه تدفق التيار هو عكس الاتجاه الذي يتحرك فيه الجسيم سالب الشحنة. في خلية التحليل الكهربائي ، يتدفق التيار من القطب الموجب إلى القطب السالب. أثناء التواجد في الخلية الجلفانية ، يكون اتجاه تدفق التيار من الكاثود إلى الأنود.
تعليقات
إرسال تعليق