اردیبهشت
تفاوت بین آند و کاتد
آند و کاتد دو طبقه‌بندی‌هستند که الکترودها در آنها طبقه بندی‌می‌شوند. تفاوت قابل توجه بین آند و کاتد این‌است که در آند اکسیداسیون اتفاق‌می‌افتد. در مقابل، در کاتد، تقلیل رخ‌می‌دهد.
عموماً افراد در تصور غلط آند را مثبت و کاتد را به ویژه منفی‌می‌دانند. امادر این مطلب خواهیددانست که تمایز بین آند و کاتد صرفاً با توجه به نوع قطبی‌انجام‌نمی‌شود.
الکترود چیست؟
یکی از اجزای حیاتی یک سلول الکتروشیمیایی که با الکترولیت تماس برقرارمی‌کند، الکترود نامیده‌می‌شود. الکترود به عنوان یک تماس فلزی عمل‌می‌کند که از طریق آن جریان وارد الکترولیت می‌شود و از آن خارج می‌شود. به طور خاص تر، می‌توان گفت، به عنوان سطحی در نظر گرفتهمیشود که در آن یک واکنش تقلیل بین فلز و محلول انجام‌می‌شود.
الکترود به طور کلی یک هادی/نیمه هادی الکتریکی را درسلول الکتروشیمیایی نشان‌می‌دهد. فاز رسانا را مشخص‌می‌کند که در آن انتقال حامل‌های‌باردار انجام‌می‌شود.
الکترودی که الکترون های‌خود را از دست‌می‌دهد و توسط الکترولیت پذیرفته‌می‌شود، تحت اکسیداسیون قرار‌می‌گیرد. با این حال، هنگامی که عملیات معکوس رخ‌می‌دهد ، یعنی‌زمانی که الکترود الکترون هایی‌را بدست‌می‌آورد که توسط الکترولیت آزادمی‌شوند، تحت کاهش‌قرارمی‌گیرند.
محتوا: آند در مقابل کاتد
- چارت مقایسه
- تعریف
- تفاوت های‌کلیدی
- تجزیه و تحلیل تجربی
- نتیجه
چارت مقایسه
تعریف آند
آند نوعی الکترود است‌که بسته به نوع سلول می‌تواند دارای قطب مثبت یا قطبی منفی‌باشد. با اینحال، آند به طور خاص به عنوان الکترودی تعریف‌می‌شود که در آن اکسیداسیون یعنیاز دست دادن الکترون ها‌اتفاق‌می‌افتد.
دراینجالازم به ذکراست که هرگزنمی‌توان آند را به طور خاص مثبت یا منفی تعریف‌کرد زیرا قطبیت آن نشان‌دهنده وابستگی به نوع سلول‌است.
تعریف کاتد
مانند آند، کاتد بسته به نوع سلول می‌تواند بار مثبت و همچنین منفی را در خودنگه‌دارد. برای کاتد گفته‌می‌شود که الکترودی‌است که در آن کاهش یعنی‌افزایش الکترون هاصورت‌می‌گیرد.
درست مانند یک آند، حتی یک کاتد را نیز نمی‌توان با توجه به قطب مثبت یا منفی آن تعریف‌کرد، اما وقوع کاهش در یک الکترود نشان می‌دهد که آن کاتداست.
تفاوت های‌کلیدی بین آند و کاتد
- عامل کلیدی تمایز بین آند و کاتد این‌است که آند مربوط به الکترودی‌است که در آن اکسیداسیون یعنیاز دست دادن الکترون ها‌رخ‌می‌دهد. درحالی که کاتد مربوط به الکترودی‌است که در آن کاهش یعنی‌افزایش الکترون اتفاق‌می‌افتد.
- علامت‌گذاری خاص آند به عنوان مثبت و کاتد به عنوان منفی اشتباه‌است. این به این دلیل‌است‌که قطبیت انتهایی بسته به نوع سلول، یعنی الکترولیتی یا گالوانیکی مورد استفاده متفاوت‌است.
- برای یک سلول الکترولیتی، آند به عنوان یک پایانه مثبت عمل‌می‌کند درحالی که یک کاتد دارای قطبیت منفی‌است. بنابراین، یک آند ذرات با بار منفی را جذب‌می‌کند در حالی که یک کاتد ذرات با بار مثبت را جذب میکند.
- برای یک سلول گالوانیکی، آند قطب منفی را نگه‌می‌دارد درحالی که کاتد به عنوان یک پایانه مثبت عمل‌می‌کند. از این رو، در اینجا آند ذرات با بار مثبت را جذب‌می‌کند و کاتد ذرات با بار منفی را جذب‌می‌کند.
کاتد – ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تجزیه و تحلیل تجربی
یک آرایش سلول گالوانیکی که در زیر نشان‌داده‌شده‌است را در نظربگیرید تا بفهمید جریان جریان از محلول چگونه‌انجام‌می‌شود.
دراینجا در دو لیوان جداگانه محلول سولفات مس و سولفات روی‌داریم. برای حفظ تماس الکتریکی بین دو محلول از پل نمکی حاوی کلرید پتاسیم استفاده‌می‌شود. دو الکترود روی و مس که به عنوان آند و کاتد عمل می‌کنند توسط یک سیم فلزی از طریق یک کلید به هم متصل‌می‌شوند.
در حالت باز بودن کلید، به دلیل آرایش مدار باز، هیچ واکنشی در هیچ یک رخ‌نمی‌دهد و بنابراین جریانی از سیم عبور نخواهدکرد. علاوه بر این، سوئیچ در حالت روشن‌است و ما آرایش مدار بسته را دریافت‌می‌کنیم، سپس الکترون‌های الکترود روی از طریق پل نمک مهاجرت‌می‌کنند ( اکسیداسیون ) و در الکترود مس کاهش‌می‌یابند (تقلیل ).
حرکت آنیون ها (ذرات با بار منفی) جریانی را ایجاد‌می‌کند که از سیم فلزی عبورمی‌کند. با این حال، جهت جریان بر خلاف جریان جریان‌خواهدبود.
همانطور که در اینجا متوجه شدید که در بین دو الکترود، اکسیداسیون در الکترود روی رخ‌می‌دهد، بنابراین آند با قطبیت منفی‌است و کاهش در الکترود مس رخ می‌دهد، بنابراین کاتد با قطبیت مثبت در آرایش سلول‌گالوانیکی‌است.
با این حال،
بادرنظر گرفتن سلول الکترولیتی، قطبیت انتهایی آند و کاتد معکوس‌می‌شود. اجازه‌دهید این را با در نظر گرفتن آرایش سلول الکترولیتی که در زیر‌نشان‌داده‌شده‌است‌درک کنیم:
در اینجا کلرید سدیم در حالت مذاب گرفتهمیشود که یک جفت الکترود در آن غوطه ورمی‌شود. در حالت مذاب، یون‌های Na+ و Cl– از هم جداشده و در حالت آزاد قرارمی‌گیرند. همراه با این، دو الکترود توسط یک باتری به هم متصل‌می‌شوند.
الکترود متصل به ترمینال منفی باتری یون‌های Na + را جذب میکند درحالی که آنیون‌ها یعنی‌کلر به سمت الکترود متصل به ترمینال مثبت جریان‌می‌یابد. با رسیدن به الکترود مربوطه، پتانسیل باتری امکان به دست‌آوردن الکترون ( تقلیل ) توسط یون‌های Na+ را می‌دهد و فلز سدیم را تشکیل می‌دهد.
Na + + e – = Na
های Cl- الکترون هارا ازدست‌می‌دهند ( اکسیداسیون ) در الکترود متصل به ترمینال منفی و در نتیجه گاز Cl 2 ایجاد می‌شود. در اینجا الکترود مثبتی که در آن اکسیداسیون اتفاق می‌افتد آند‌است و الکترودی که در آن احیا اتفاق می‌افتد کاتداست.
2 Cl – = Cl 2 + 2e –
در اینجا لازم به ذکراست که از آنجایی که الکترون هادر اینجا از کاتد به آند در حال حرکت‌هستند، جهت جریان جریان از آند به سمت کاتد خواهد‌بود.
جریان جریان از طریق کلرید سدیم مذاب منجر به تجزیه آن به عناصر آن یعنی فلز سدیم و گاز کلر می‌شود.
نتیجه
اخیراً دیده ایم که دو نوع سلول الکتروشیمیایی یعنی گالوانیکی و الکترولیتی وجود‌دارد. جهت جریان برخلاف جهتی‌است که ذره با بار منفی در آن حرکت‌می‌کند. در یک سلول الکترولیتی، جریان از آند به کاتد جریان‌می‌یابد. در حالی که در یک سلول گالوانیکی، جهت جریان از کاتد به آند است.