Thường có một vấn đề là xác định điện cực nào là cực âm và điện cực nào là cực dương. Đầu tiên bạn cần hiểu các điều khoản.
Khái niệm về cực âm và cực dương - một giải thích đơn giản
Trong chất phức tạp, các electron phân bố không đều giữa các nguyên tử trong hợp chất. Kết quả của sự tương tác, các hạt chuyển từ nguyên tử của chất này sang nguyên tử của chất khác. Phản ứng được gọi là sự oxi hóa khử. Sự mất electron được gọi là sự oxi hóa, và nguyên tố nhường electron được gọi là chất khử.
Sự thêm electron được gọi là sự khử, phần tử nhận trong quá trình này là chất oxi hóa. Sự chuyển các electron từ chất khử thành chất oxi hóa có thể tiến hành qua mạch ngoài, và sau đó nó có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng điện.Các thiết bị trong đó năng lượng của một phản ứng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng điện được gọi là tế bào điện.
Ví dụ cổ điển đơn giản nhất về tế bào điện là hai tấm làm bằng các kim loại khác nhau và được ngâm trong dung dịch điện phân. Trong một hệ thống như vậy, quá trình oxy hóa xảy ra trên một kim loại, và sự khử xảy ra trên một kim loại khác.
QUAN TRỌNG! Điện cực xảy ra quá trình oxi hóa được gọi là cực dương. Điện cực diễn ra quá trình khử là cực âm.
Từ sách giáo khoa hóa học ở trường, một ví dụ về tế bào mạ đồng-kẽm, tế bào này hoạt động nhờ năng lượng của phản ứng giữa kẽm và đồng sunfat. Trong thiết bị Jacobi-Đaniel, người ta đặt một tấm đồng vào dung dịch đồng sunfat (điện cực bằng đồng), một tấm kẽm được nhúng vào dung dịch kẽm sunfat (điện cực kẽm). Điện cực kẽm tạo ra các cation vào dung dịch, tạo ra điện tích dương dư trong nó, và ở điện cực đồng, dung dịch bị cô cạn thành cation, ở đây dung dịch mang điện tích âm.
Đóng mạch ngoài làm dòng êlectron từ điện cực kẽm sang điện cực đồng. Các quan hệ cân bằng ở các ranh giới pha bị gián đoạn. Xảy ra phản ứng oxi hóa - khử.
Năng lượng của một phản ứng hóa học tự phát được chuyển đổi thành năng lượng điện.
Nếu một phản ứng hóa học được kích thích bởi năng lượng bên ngoài của dòng điện, thì một quá trình được gọi là điện phân sẽ xảy ra. Các quá trình xảy ra trong quá trình điện phân là ngược lại của các quá trình xảy ra trong quá trình hoạt động của một tế bào điện.
CHÚ Ý! Điện cực nơi diễn ra quá trình khử còn được gọi là cực âm, nhưng trong quá trình điện phân nó mang điện âm, còn cực dương mang điện tích dương.
Ứng dụng trong điện hóa học
Cực dương và cực âm tham gia vào nhiều phản ứng hóa học:
- Điện phân;
- Điện ly;
- mạ điện;
- Loại điện tử.
Kim loại thu được bằng cách điện phân các hợp chất nóng chảy và dung dịch nước, kim loại được tinh chế khỏi tạp chất và các thành phần có giá trị được chiết xuất (tinh chế điện phân). Các tấm được đúc từ kim loại cần làm sạch. Chúng được đặt làm cực dương trong bình điện phân. Dưới tác dụng của dòng điện, kim loại bị phân huỷ. Các cation của nó đi vào dung dịch và được phóng ra ở cực âm, tạo thành cặn kim loại nguyên chất. Các tạp chất có trong tấm kim loại chưa được làm sạch ban đầu vẫn không hòa tan dưới dạng cặn ở cực dương hoặc đi vào chất điện phân nơi chúng được loại bỏ. Đồng, niken, chì, vàng, bạc, thiếc được tinh chế bằng điện phân.
Quá trình điện phân là quá trình tách kim loại ra khỏi dung dịch trong quá trình điện phân. Để cho kim loại đi vào dung dịch, nó được xử lý bằng thuốc thử đặc biệt. Trong quá trình này, một kim loại có độ tinh khiết cao bị kết tủa ở cực âm. Đây là cách thu được kẽm, đồng, cadimi.
Để tránh ăn mòn, tạo độ bền, trang trí cho sản phẩm, bề mặt của kim loại này được phủ một lớp kim loại khác. Quá trình này được gọi là mạ điện.
Mạ điện là quá trình thu nhận các bản sao kim loại từ các vật thể khối lượng lớn bằng cách lắng đọng điện kim loại.
Ứng dụng trong các thiết bị điện tử chân không
Nguyên tắc hoạt động của cực âm và cực dương trong thiết bị chân không có thể được chứng minh bằng đèn điện tử.Nó trông giống như một chiếc bình kín với các bộ phận kim loại bên trong. Thiết bị dùng để chỉnh lưu, tạo và chuyển đổi tín hiệu điện. Theo số lượng điện cực, có:
- điốt;
- bộ ba đầu;
- tetrodes;
- ngũ sắc, v.v.
Điốt là một thiết bị chân không có hai điện cực, một cực âm và một cực dương. Cực âm được nối với cực âm của nguồn điện, cực dương - cực dương. Mục đích của catốt là phát ra các êlectron khi được dòng điện đốt nóng đến một nhiệt độ nhất định. Các electron phát ra tạo ra một điện tích không gian giữa catốt và anốt. Các electron lao nhanh nhất về cực dương, vượt qua hàng rào thế năng âm của điện tích không gian. Cực dương nhận các hạt này. Ở mạch ngoài tạo ra dòng điện anốt. Dòng điện tử được điều khiển bởi các điện cực bổ sung bằng cách đặt một thế điện vào chúng. Nhờ điốt, dòng điện xoay chiều được biến đổi thành dòng điện một chiều.
Ứng dụng trong điện tử
Ngày nay, các loại điốt bán dẫn được sử dụng.
Trong điện tử, đặc tính của điốt để cho dòng điện chạy theo chiều thuận và không truyền theo chiều ngược lại được sử dụng rộng rãi.
Hoạt động của đèn LED dựa trên đặc tính của tinh thể bán dẫn để phát sáng khi có dòng điện chạy qua tiếp giáp p-n theo chiều thuận.
Nguồn điện một chiều Galvanic - pin
Nguồn hóa học của dòng điện xảy ra phản ứng thuận nghịch được gọi là pin: chúng được sạc lại và sử dụng nhiều lần.
Trong quá trình hoạt động của pin chì xảy ra phản ứng oxi hóa khử.Chì kim loại bị oxi hóa, nhường electron, khử chì đioxit, chất này nhận electron. Kim loại chì trong pin là cực dương và mang điện tích âm. Chì đioxit là cực âm và tích điện dương.
Khi pin phóng điện, các chất của cực âm và cực dương và chất điện phân của chúng, axit sulfuric, bị tiêu thụ. Để sạc pin, nó được kết nối với nguồn hiện tại (cộng với cộng, trừ sang trừ). Chiều của dòng điện bây giờ là ngược lại với chiều của nó khi pin được xả. Quá trình điện hóa trên các điện cực bị "đảo ngược". Bây giờ điện cực chì trở thành cực âm, quá trình khử diễn ra trên nó, và điôxít chì trở thành cực dương, với quá trình oxy hóa diễn ra. Pin tái tạo lại các chất cần thiết cho hoạt động của nó.
Tại sao có sự nhầm lẫn?
Vấn đề nảy sinh từ thực tế là một dấu điện tích nhất định không thể được gắn chặt vào cực dương hoặc cực âm. Thường thì cực âm là điện cực tích điện dương và cực dương là điện cực âm. Thường xuyên, nhưng không phải luôn luôn. Tất cả phụ thuộc vào quá trình diễn ra trên điện cực.
CHÚ Ý! Phần được đặt trong bình điện phân có thể vừa là cực dương vừa là cực âm. Tất cả phụ thuộc vào mục đích của quá trình: bạn cần đặt một lớp kim loại khác lên đó hoặc loại bỏ nó.
Cách nhận biết cực dương và cực âm
Trong điện hóa học, anot là điện cực diễn ra các quá trình oxi hóa, catot là điện cực xảy ra quá trình khử.
Trong một diode, các vòi được gọi là cực dương và cực âm. Dòng điện sẽ chạy qua điốt nếu vòi cực dương được nối với vòi "cộng", vòi "cực âm" - với vòi "trừ".
Đối với đèn LED mới có các tiếp điểm chưa cắt, cực dương và cực âm được xác định bằng mắt thường theo chiều dài. Cực âm ngắn hơn.
Nếu các số liên lạc bị cắt, một viên pin gắn vào chúng sẽ giúp ích. Ánh sáng sẽ xuất hiện khi các cực trùng khớp.
Dấu hiệu cực dương và cực âm
Trong điện hóa học, đúng hơn là không nói về các dấu hiệu của điện tích của các điện cực, mà là về các quá trình diễn ra chúng. Phản ứng khử diễn ra ở cực âm, và phản ứng oxi hóa diễn ra ở cực dương.
Trong kỹ thuật điện, để có dòng điện chạy qua thì cực âm nối với cực âm của nguồn dòng điện, cực dương nối với cực dương.
Các bài tương tự:
