Verschil tussen anode en kathode

Belangrijkste verschil - Anode versus kathode

De voorwaarden kathode en anode worden gebruikt om naar klemmen van een gepolariseerd elektrisch apparaat te verwijzen. De grootste verschil tussen anode en kathode is dat in het algemeen, anode is de terminal waar de (conventionele) stroom van buitenaf in een apparaat stroomt, terwijl kathode is de terminal waar (conventionele) stroom uit het apparaat stroomt. Het gebruik wordt echter in sommige gevallen niet strikt gevolgd, omdat wanneer een apparaat een reversibel proces kan ondergaan, dezelfde terminal die de "anode" werd genoemd nu de "kathode" zou worden genoemd. Dit kan ongetwijfeld tot verwarring leiden en het is raadzaam om aan te passen aan het algemene gebruik op het specifieke gebied. In dit artikel zullen we verschillende scenario's bekijken waarin deze termen worden gebruikt, en hun gebruik verkennen in termen van de processen die zich voordoen in deze apparaten.

Wat is een anode

Anode is de terminal waar de (conventionele) stroom van buitenaf in een apparaat stroomt. Dit betekent dat elektronen uit het apparaat stromen bij de anode.

Wat is een kathode

Kathode is de terminal waar de (conventionele) stroom uit een apparaat stroomt. Dit betekent dat elektronen naar deze terminal van de buitenkant.

Galvanische / Voltaïsche cellen

De opstelling van een galvanische cel wordt hieronder getoond:

Een Galvanische cel

In een Galvanic-cel heeft een van de elektroden een hoger reductiepotentieel dan het andere. De elektrode met een hogere reductiepotentiaal heeft een sterker vermogen om elektronen te verkrijgen, dus elektronen stromen erin van de andere elektrode. In de cel die hierboven is getekend, heeft koper een hogere reductiepotentiaal dan zink, dus het trekt elektronen uit de zinkelektrode. Dit vergezelt twee reacties. Bij de zinkelektrode dissocieert het zink in Zn²⁺ ionen en elektronen. Met andere woorden, zink wordt geoxideerd (het verliest elektronen).

De door zink verloren elektronen stromen over de draden naar de koperelektrode. Hier combineren de binnenkomende elektronen met Cu²⁺ ionen en vormen koperatomen. Koper wordt gereduceerd (het krijgt elektronen):

Hier stromen elektronen "uit het apparaat" vanuit de zinkuiteinde, dus stroomt de conventionele stroom in het apparaat hier. Dit maakt de zink-aansluiting tot de anode. Conventionele stroom vloeit uit de inrichting bij de koperen aansluitklem, dus dat maakt koper de kathode. Wanneer een apparaat werkt met redoxreacties, is de terminal waar oxidatie plaatsvindt de anode en de elektrode waar reductie plaatsvindt, is de kathode. Dit komt overeen met de bovenstaande beschrijving: zink (de anode) wordt geoxideerd en koper (de kathode) wordt minder.

Elektrolytische cellen

In elektrolytische cellen wordt een voeding gebruikt om een ​​stroom te creëren in een vloeistof die ionen bevat. We zullen bijvoorbeeld kijken naar wat er gebeurt als twee elektroden in een monster worden geplaatst gesmolten natriumchloride (NaCl of gewoon zout).

Elektrolyse van gesmolten natriumchloride

De elektrode aangesloten op de positieve pool van de batterij trekt de anionen. Hier geven deze ionen hun elektronen af, waardoor chloorgas wordt gevormd.

Bij de elektrode verbonden met de negatieve pool, winnen de positieve natriumionen elektronen, die natriumatomen vormen:

Hier, de terminal die stroomt in het apparaat is de elektrode aangesloten op de positieve pool van de batterij. Daarom is dit de anode. ionen verliezen hun elektronen hier, dus dit komt overeen met het idee dat oxidatie plaatsvindt bij de anode. Natrium vormt zich op de andere elektrode waar  ionen zijn verminderd. Huidige stromen uit van het apparaat vanaf deze terminal. Daarom vormt deze terminal de kathode.

De bovenstaande twee voorbeelden moeten verduidelijken dat de voorwaarden anode en kathode refereer niet naar een specifiek potentieel, maar naar hoe de stroom in de opstelling stroomt. De "positieve" elektrode in de Galvanische cel is bijvoorbeeld de "kathode", maar de "positieve" elektrode in het geval van electrolyse is zijn "anode".

Verschil tussen anode en kathode

De namen "anode" en "kathode" kunnen aan een terminal worden gegeven, afhankelijk van of de stroom van buiten naar die terminal stroomt, of dat er stroom uit de terminal naar buiten stroomt. Omdat de manier waarop stromingen in verschillende situaties stromen radicaal anders kan zijn, kan het echter verwarrend zijn om het gebruik van deze termen van de ene situatie naar de andere te vertalen. Daarom kan het nodig zijn om eerst de situatie te onderzoeken om de terminologie correct te gebruiken. Indien mogelijk moeten alternatieve, minder dubbelzinnige termen worden gebruikt (afhankelijk van de situatie). We hebben twee specifieke voorbeelden uit de elektrochemie besproken, maar de termen "anode" en "kathode" worden ook op veel andere gebieden gebruikt. Een paar voorbeelden worden genoemd in het onderstaande overzicht.

Huidige stroomrichting:

Over het algemeen stroomt er stroom in de anode van de buitenkant. 

Kathode geeft stroom uit het apparaat. Dit betekent dat buiten het apparaat, elektronen stroom van anode naar kathode.

Redox-reactie:

In apparaten die gebruikmaken van redoxreacties vindt oxidatie plaats op de anodes.

Terwijl de reductie plaatsvindt om kathoden.

In galvanische cellen en elektrolytische cellen:

In Galvanische cellen en elektrolytische cellen, de kathode trekt kationen aan en oxideert ze.

De anode trekt anionen aan en vermindert ze.

Bij elektrolyse:

De anode vormt de positief terminal in elektrolyse

Terwijl de kathode vormt de negatief terminal in de Galvanic cel.

In elektronenkanonnen en röntgenbuizen:

In elektronenkanonnen en röntgenbuizen vormt het deel dat elektronen in de inrichting uitzendt, de kathode.

In het apparaat, de anode verzamelt de elektronen. 

Wanneer normale dioden in voorwaartse bias zijn verbonden, de anode is de p-kant, waarbij de zijkant is verbonden met de positieve kant van de batterij (deze trekt stroom uit de cel). Evenzo is de kathode vormt de n-kant.

Hoewel de namen van de terminals moeten worden omgekeerd wanneer stroom in omgekeerde bias in een Zenerdiode stroomt, de p-side is nog steeds aangeduid als de "anode"Hoewel technisch gezien geeft stroom naar buiten. Dit is een opmerkelijke uitzondering en benadrukt waarom de termen "anode" en "kathode" moeten worden vermeden, indien mogelijk (in dit geval is het beter om naar de zijkanten te verwijzen als de p-kant en de n-kant).

Een andere bron van verwarring treedt op wanneer de fabrikanten van de batterij de negatieve pool van a labelen herlaadbaar batterij als de "anode“. Wanneer de batterij wordt ontladen, werkt de terminologie. Wanneer de batterij echter technisch wordt opgeladen, moet de terminologie ook worden omgekeerd.

Referenties:

Denker, J. (2004). Anode en kathode definiëren. Op 1 oktober 2015 opgehaald van Welcome to Av8n.com

Afbeelding met dank aan:

"Galvanisch celdiagram" volgens de standaard van Ohio (overgedragen van en.wikipedia; door Commander overgedragen naar Commons: Burpelson AFB met CommonsHelper) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons