Практикалық электроникамен айналысатындар қуат көзінің аноды мен катоды туралы білуі керек. Ол қалай және қалай аталады? Неліктен дәл? Тақырып тек әуесқойлық радио емес, химия тұрғысынан да тереңірек қарастырылады. Ең танымал түсініктеме - анод - оң электрод, ал катод - теріс. Өкінішке орай, бұл әрқашан дұрыс және толық емес. Анод пен катодты анықтай алу үшін сізде теориялық негіз болуы керек және нені және қалай екенін білуіңіз керек. Мұны мақала аясында қарастырайық.
Анод
Химиялық ток көздерін қарастыратын ГОСТ 15596-82-ге жүгінейік. Бізді үшінші бетте жарияланған ақпарат қызықтырады. ГОСТ бойынша анод химиялық ток көзінің теріс электроды болып табылады. Міне бітті! Неліктен дәл? Өйткені, ол арқылы электр тогы сыртқы тізбектен көздің өзіне енеді. Көріп отырғаныңыздай, бәрі бір қарағанда оңай көрінетіндей оңай емес. Мақалада берілген суреттерді мұқият қарастырған жөн, егер мазмұны тым күрделі болып көрінсе, олар автордың сізге не айтқысы келетінін түсінуге көмектеседі.
катод
Біз сол ГОСТ 15596-82-ге жүгінеміз. оң электродХимиялық ток көзі разрядталған кезде сыртқы тізбекке енетін ток көзі болып табылады. Көріп отырғаныңыздай, ГОСТ 15596-82 қамтылған деректер жағдайды басқа тұрғыдан қарастырады. Сондықтан кейбір құрылыстар туралы басқалармен кеңескен кезде өте абай болу керек.
Терминдердің пайда болуы
Оларды Фарадей 1834 жылдың қаңтарында екіұштылықты болдырмау және үлкен дәлдікке жету үшін енгізді. Сондай-ақ ол Күн мысалында жаттаудың өзіндік нұсқасын ұсынды. Сонымен, оның аноды - күннің шығуы. Күн көтеріледі (ағым кіреді). Катод - кіреберіс. Күн батып бара жатыр (ағым сөніп жатыр).
Түтік пен диодтың мысалы
Біз нені белгілеу үшін қолданылатынын түсінуді жалғастырамыз. Бізде осы энергия тұтынушыларының біреуі ашық күйде (тікелей байланыста) бар делік. Сонымен, диодтың сыртқы тізбегінен анод арқылы элементке электр тогы түседі. Бірақ бұл түсініктемемен электрондардың бағытымен шатастырмаңыз. Катод арқылы пайдаланылған элементтен сыртқы тізбекке электр тогы шығады. Қазір қалыптасқан жағдай адамдардың төңкерілген суретке қараған жағдайларын еске түсіреді. Егер бұл белгілер күрделі болса, оларды тек химиктер осылай түсінуі керек екенін есте сақтаңыз. Енді керісінше жасайық. Жартылай өткізгішті диодтар іс жүзінде ток өткізбейтінін көруге болады. Бұл жерде мүмкін болатын жалғыз ерекшелік - элементтердің кері бөлінуі. Электровакуумдық диодтар (кенотрондар,радиотүтіктер) кері токты мүлде өткізбейді. Сондықтан олардан өтпейді деп (шартты түрде) саналады. Демек, формалды түрде диодтың анодтық және катодтық терминалдары өз функцияларын орындамайды.
Неге түсінбеушілік бар?
Атап айтқанда, оқуды және практикалық қолдануды жеңілдету үшін түйреуіш атауларының диод элементтері олардың ауысу схемасына байланысты өзгермейді және олар физикалық түйреуіштерге «бекітіледі» деп шешілді. Бірақ бұл батареяларға қолданылмайды. Сонымен, жартылай өткізгіш диодтар үшін бәрі кристалдың өткізгіштік түріне байланысты. Вакуумдық түтіктерде бұл сұрақ жіптің орналасқан жерінде электрондарды шығаратын электродқа байланысты. Әрине, бұл жерде белгілі бір нюанстар бар: мысалы, сөндіргіш және стабилдік диод сияқты жартылай өткізгіш құрылғылар арқылы кері ток өтуі мүмкін, бірақ бұл жерде мақаланың шеңберінен шығатын ерекшелік бар.
Электр батареясымен жұмыс істеу
Бұл жаңартылатын электр энергиясының химиялық көзінің нағыз классикалық мысалы. Батарея екі режимнің бірінде: зарядтау/разрядтау. Осы екі жағдайда да электр тогының басқа бағыты болады. Бірақ электродтардың полярлығы өзгермейтінін ескеріңіз. Және олар әртүрлі рөлдерде ойнай алады:
- Зарядтау кезінде оң электрод электр тогын алады және анод болып табылады, ал теріс электрод оны босатады және катод деп аталады.
- Ешқандай қозғалыс болмаса, олар туралы айтудың қажеті жоқ.
- Орындаразрядта, оң электрод электр тогын шығарады және катод болып табылады, ал теріс электрод қабылдайды және анод деп аталады.
Электрохимия туралы бірер сөз айтайық
Бұл жерде сәл басқаша анықтамалар қолданылады. Осылайша, анод тотығу процестері жүретін электрод ретінде қарастырылады. Ал мектептегі химия курсын еске түсіре отырып, басқа бөлімде не болып жатқанына жауап бере аласыз ба? Тотықсыздану процестері жүретін электродты катод деп атайды. Бірақ электронды құрылғыларға сілтеме жоқ. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының біз үшін мәнін қарастырайық:
- Тотығу. Бөлшекпен электронның кері айналу процесі бар. Бейтарап оң ионға айналады, ал теріс бейтараптандырылады.
- Қалпына келтіру. Бөлшек арқылы электрон алу процесі бар. Оң мән бейтарап ионға, содан кейін қайталанғанда теріске айналады.
- Екі процесс өзара байланысты (мысалы, берілген электрондар саны олардың қосылған санына тең).
Фарадей химиялық реакцияларға қатысатын элементтердің атауларын да енгізді:
- Кациондар. Бұл электролит ерітіндісінде теріс полюске (катодқа) қарай қозғалатын оң зарядталған иондардың атауы.
- Аниондар. Бұл электролит ерітіндісінде оң полюске (анодқа) қарай қозғалатын теріс зарядталған иондардың атауы.
Химиялық реакциялар қалай жүреді?
Тотығу және тотықсызданужартылай реакциялар кеңістікте бөлінеді. Катод пен анод арасындағы электрондардың ауысуы тікелей емес, электр тогы пайда болатын сыртқы тізбектің өткізгішінің есебінен жүзеге асырылады. Мұнда энергияның электрлік және химиялық түрлерінің өзара өзгеруін байқауға болады. Сондықтан жүйенің сыртқы тізбегін әртүрлі түрдегі өткізгіштерден (олар электролиттегі электродтар) қалыптастыру үшін металды пайдалану қажет. Көріп отырсыз, анод пен катод арасындағы кернеу, сонымен қатар бір нюанс бар. Ал егер оларға қажетті процесті тікелей жүргізуге кедергі болатын элемент болмаса, онда химиялық ток көздерінің мәні өте төмен болар еді. Сонымен, заряд сол схема бойынша өтуі керек болғандықтан, жабдық жиналып, жұмыс істеп тұр.
Не: 1-қадам
Енді ненің не екенін анықтайық. Якоби-Даниэль гальваникалық элементін алайық. Бір жағынан, ол мырыш сульфатының ерітіндісіне батырылған мырыш электродынан тұрады. Содан кейін кеуекті бөлік келеді. Ал екінші жағында мыс сульфатының ерітіндісінде орналасқан мыс электроды бар. Олар бір-бірімен байланыста, бірақ химиялық ерекшеліктері мен бөлінуі араластыруға мүмкіндік бермейді.
2-қадам: процесс
Мырыш тотығады және электрондар сыртқы контур бойымен мысға қарай жылжиды. Сонымен гальваникалық элементте теріс зарядталған анод және оң катод болады. Оның үстіне, бұл процесс электрондардың «баратын» жері болған жағдайда ғана жүруі мүмкін. Мәселе тікелей өтудеэлектродтан екіншісіне өту «оқшаулаудың» болуын болдырмайды.
3-қадам: Электролиз
Электролиз процесін қарастырайық. Оның өтуіне арналған қондырғы ерітінді немесе электролит балқымасы бар ыдыс болып табылады. Оған екі электрод түсірілген. Олар тұрақты ток көзіне қосылған. Бұл жағдайда анод оң полюске қосылған электрод болып табылады. Бұл жерде тотығу жүреді. Теріс зарядталған электрод – катод. Бұл жерде қалпына келтіру реакциясы жүреді.
4-қадам: Соңында
Сондықтан, осы ұғымдармен жұмыс істегенде, теріс электродты белгілеу үшін 100% жағдайда анод пайдаланылмайтынын әрқашан ескеру қажет. Сондай-ақ, катод мезгіл-мезгіл өзінің оң зарядын жоғалтуы мүмкін. Мұның бәрі электродта қандай процесс жүріп жатқанына байланысты: тотықсыздандырғыш немесе тотықтырғыш.
Қорытынды
Бәрі осылай - өте қиын емес, бірақ оңай деп айта алмайсың. Біз гальваникалық элементті, анодты және катодты схема тұрғысынан қарастырдық, енді жұмыс уақытымен қуат көздерін қосуда қиындықтар болмауы керек. Ақырында, сіз үшін тағы бірнеше құнды ақпаратты қалдыру керек. Сіз әрқашан катодтық потенциал/анод потенциалы арасындағы айырмашылықты ескеруіңіз керек. Мәселе мынада, біріншісі әрқашан сәл үлкен болады. Бұл тиімділік 100% көрсеткішпен жұмыс істемейді және зарядтардың бір бөлігі жойылады. Осының арқасында сіз батареяларды зарядтауға болатын уақыт санына шектеулер бар екенін көре аласызразряд.
