કયો ઇલેક્ટ્રોડ કેથોડ છે અને કયો એનોડ છે તે નિર્ધારિત કરવામાં ઘણી વાર સમસ્યા હોય છે. શરૂ કરવા માટે, આપણે શરતોને સમજવાની જરૂર છે.
સામગ્રી
કેથોડ અને એનોડનો ખ્યાલ - એક સરળ સમજૂતી
જટિલ પદાર્થોમાં, સંયોજનોમાં અણુઓ વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રોન સમાનરૂપે વિતરિત થતા નથી. ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, કણો એક પદાર્થના અણુમાંથી બીજા પદાર્થના અણુમાં જાય છે. પ્રતિક્રિયાને રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે. ઈલેક્ટ્રોનના નુકશાનને ઓક્સિડેશન કહેવામાં આવે છે, જે તત્વ ઈલેક્ટ્રોનનો ત્યાગ કરે છે તેને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ કહેવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોનનો ઉમેરો ઘટાડો કહેવાય છે; આ પ્રક્રિયામાં જે તત્વ ઇલેક્ટ્રોન લે છે તે ઓક્સિડાઇઝર છે. રિડ્યુસિંગ એજન્ટમાંથી ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટમાં ઇલેક્ટ્રોનનું ટ્રાન્સફર બાહ્ય સર્કિટ દ્વારા વહે છે, અને પછી તેનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે થઈ શકે છે. ઉપકરણો કે જેમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ઊર્જા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે તેને ગેલ્વેનિક કોષો કહેવામાં આવે છે.
ગેલ્વેનિક કોષનું સૌથી સરળ ક્લાસિક ઉદાહરણ વિવિધ ધાતુઓની બનેલી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાં ડૂબી ગયેલી બે પ્લેટ છે.આવી સિસ્ટમમાં, એક ધાતુ પર ઓક્સિડેશન થાય છે અને બીજી પર ઘટાડો થાય છે.
મહત્વપૂર્ણ! ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં ઓક્સિડેશન થાય છે તેને એનોડ કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં ઘટાડો થાય છે તેને કેથોડ કહેવામાં આવે છે.
શાળાના રસાયણશાસ્ત્રના પાઠ્યપુસ્તકોમાંથી આપણે કોપર-ઝિંક ગેલ્વેનિક સેલનું ઉદાહરણ જાણીએ છીએ, જે ઝીંક અને કોપર સલ્ફેટ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાની ઊર્જાને કારણે કામ કરે છે. જેકોબી-ડેનિયલના ઉપકરણમાં, કોપર પ્લેટને કોપર સલ્ફેટ (કોપર ઇલેક્ટ્રોડ) ના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે છે, અને ઝીંક પ્લેટને ઝીંક સલ્ફેટ (ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડ) ના દ્રાવણમાં ડૂબવામાં આવે છે. ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડ દ્રાવણમાં કેશન્સ આપે છે, તેમાં વધારાનો હકારાત્મક ચાર્જ બનાવે છે, જ્યારે કોપર ઇલેક્ટ્રોડ પર દ્રાવણમાં કેશનનો ઘટાડો થાય છે, અહીં સોલ્યુશન નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે.
બાહ્ય સર્કિટ બંધ થવાથી ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી કોપર ઇલેક્ટ્રોડમાં ઇલેક્ટ્રોન વહે છે. તબક્કાની સીમાઓ પર સંતુલન સંબંધો વિક્ષેપિત થાય છે. રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થાય છે.
સ્વયંસ્ફુરિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ઊર્જા વિદ્યુત ઊર્જામાં ફેરવાય છે.
જો રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની બાહ્ય ઊર્જા દ્વારા ઉશ્કેરવામાં આવે છે, તો ત્યાં એક પ્રક્રિયા છે જેને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ કહેવાય છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાં સામેલ પ્રક્રિયાઓ ગેલ્વેનિક કોષની કામગીરીમાં સામેલ પ્રક્રિયાઓથી વિપરીત છે.
ચેતવણી. ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં ઘટાડો થાય છે તેને કેથોડ પણ કહેવામાં આવે છે, પરંતુ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાં તે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને એનોડ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એપ્લિકેશન્સ
એનોડ અને કેથોડ્સ ઘણી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે:
- ઇલેક્ટ્રોલિસિસ;
- ઇલેક્ટ્રો-નિષ્કર્ષણ;
- ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ;
- ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ.
પીગળેલા સંયોજનો અને જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ધાતુઓનું ઉત્પાદન કરે છે, ધાતુઓને અશુદ્ધિઓમાંથી શુદ્ધ કરે છે અને મૂલ્યવાન ઘટકો (ઇલેક્ટ્રોલિટીક રિફાઇનિંગ) કાઢે છે. પ્લેટોને શુદ્ધ કરવા માટે મેટલમાંથી નાખવામાં આવે છે. પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરમાં એનોડ તરીકે મૂકવામાં આવે છે. ધાતુ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દ્વારા ઓગળવામાં આવે છે.તેના કેશન્સ સોલ્યુશનમાં જાય છે અને કેથોડ પર વિસર્જિત થાય છે, જે શુદ્ધ ધાતુનું અવક્ષેપ બનાવે છે. મૂળ ક્રૂડ મેટલ પ્લેટમાં રહેલી અશુદ્ધિઓ કાં તો એનોડિક કાદવના સ્વરૂપમાં અદ્રાવ્ય રહે છે અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં જાય છે, જેમાંથી તેને દૂર કરવામાં આવે છે. તાંબુ, નિકલ, સીસું, સોનું, ચાંદી અને ટીન ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક રિફાઇનિંગને આધિન છે.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન દ્રાવણમાંથી ધાતુ કાઢવાની પ્રક્રિયા છે. ધાતુને સોલ્યુશનમાં પસાર કરવા માટે તેને વિશિષ્ટ રીએજન્ટ્સ સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા દરમિયાન કેથોડ પર ઉચ્ચ શુદ્ધતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ ધાતુ મુક્ત થાય છે. આ રીતે જસત, તાંબુ અને કેડમિયમ ઉત્પન્ન થાય છે.
કાટને ટાળવા, તાકાત આપવા અને ઉત્પાદનને સુશોભિત કરવા માટે, એક ધાતુની સપાટી બીજાના સ્તરથી આવરી લેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કહેવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ એ ધાતુના ઇલેક્ટ્રો-ડિપોઝિશન દ્વારા ત્રિ-પરિમાણીય પદાર્થોની ધાતુની નકલો બનાવવાની પ્રક્રિયા છે.
વેક્યુમ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઉપયોગ કરો
શૂન્યાવકાશ ઉપકરણમાં કેથોડ અને એનોડના સિદ્ધાંતને ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે. તે અંદર ધાતુના ભાગો સાથે હર્મેટિકલી સીલબંધ જહાજ જેવું લાગે છે. ઉપકરણનો ઉપયોગ વિદ્યુત સંકેતોને સુધારવા, જનરેટ કરવા અને કન્વર્ટ કરવા માટે થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની સંખ્યા અનુસાર અલગ પાડવામાં આવે છે:
- ડાયોડ;
- triodes;
- ટેટ્રોડ્સ;
- પેન્ટોડ્સ, વગેરે.
ડાયોડ એ બે ઇલેક્ટ્રોડ, કેથોડ અને એનોડ સાથેનું વેક્યૂમ ઉપકરણ છે. કેથોડ વીજ પુરવઠાના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, એનોડ હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે. કેથોડનો હેતુ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ ચોક્કસ તાપમાને ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરવાનો છે. ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા, કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે અવકાશી ચાર્જ બનાવવામાં આવે છે. સ્પેસ ચાર્જના નકારાત્મક સંભવિત અવરોધને દૂર કરીને સૌથી ઝડપી ઇલેક્ટ્રોન એનોડ તરફ ધસી આવે છે. એનોડ આ કણો મેળવે છે. બાહ્ય સર્કિટમાં એનોડિક પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે.ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહને વધારાના ઇલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા તેમના પર ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત લાગુ કરીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. ડાયોડનો ઉપયોગ વૈકલ્પિક પ્રવાહને સીધા પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એપ્લિકેશન્સ
આજે, સેમિકન્ડક્ટર પ્રકારના ડાયોડનો ઉપયોગ થાય છે.
આગળની દિશામાં પ્રવાહ પસાર કરવા માટે અને વિપરીત દિશામાં પ્રવાહ પસાર ન કરવા માટે ડાયોડ્સની મિલકત ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
LED ઑપરેશન એ સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલ્સની પ્રોપર્ટી પર આધારિત છે જ્યારે કરંટ આગળની દિશામાં p-n જંકશનમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે ચમકવા માટે.
સીધા પ્રવાહના ગેલ્વેનિક સ્ત્રોતો - સંચયકો
વિદ્યુત પ્રવાહના રાસાયણિક સ્ત્રોતો જેમાં ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે તેને રિચાર્જેબલ બેટરી કહેવામાં આવે છે: તે રિચાર્જ થાય છે અને વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાય છે.
જ્યારે લીડ બેટરી કામ કરે છે, ત્યારે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા થાય છે. મેટલ લીડ ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે, તેના ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે, લીડ ડાયોક્સાઇડ ઘટાડે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે. બેટરીમાં મેટાલિક લીડ એ એનોડ છે અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે. લીડ ડાયોક્સાઇડ એ કેથોડ છે અને તે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે.
જેમ જેમ બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય છે તેમ, કેથોડ અને એનોડના પદાર્થો અને તેમના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, સલ્ફ્યુરિક એસિડનો વપરાશ થાય છે. બેટરી ચાર્જ કરવા માટે, તે વર્તમાન સ્ત્રોત (પ્લસ ટુ પ્લસ, માઈનસ ટુ માઈનસ) સાથે જોડાયેલ છે. વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા હવે જ્યારે બેટરી ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવી હતી ત્યારે તેની વિરુદ્ધ છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ "વિપરીત" છે. હવે લીડ ઇલેક્ટ્રોડ કેથોડ બની જાય છે, તેના પર ઘટાડો પ્રક્રિયા થાય છે, અને લીડ ડાયોક્સાઇડ એનોડ બની જાય છે, જેમાં ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા થાય છે. બેટરીને કામ કરવા માટે જરૂરી પદાર્થો ફરીથી બેટરીમાં બનાવવામાં આવે છે.
મૂંઝવણ કેમ છે?
સમસ્યા ઊભી થાય છે કારણ કે ચાર્જની ચોક્કસ નિશાની એનોડ અથવા કેથોડ સાથે નિશ્ચિતપણે જોડી શકાતી નથી. ઘણીવાર કેથોડ એ હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ છે અને એનોડ એ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ છે. ઘણી વાર, પરંતુ હંમેશા નહીં.તે બધું ઇલેક્ટ્રોડ પર થતી પ્રક્રિયા પર આધારિત છે.
ચેતવણી. તમે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં જે ભાગ મૂકો છો તે એનોડ અને કેથોડ બંને હોઈ શકે છે. તે બધું પ્રક્રિયાના હેતુ પર આધારિત છે: તેના પર ધાતુનો બીજો સ્તર મૂકવો અથવા તેને ઉતારવો.
એનોડ અને કેથોડ કેવી રીતે નક્કી કરવું
ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીમાં, એનોડ એ ઇલેક્ટ્રોડ છે જ્યાં ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ થાય છે, અને કેથોડ એ ઇલેક્ટ્રોડ છે જ્યાં ઘટાડો થાય છે.
ડાયોડમાં, લીડ્સને એનોડ અને કેથોડ કહેવામાં આવે છે. જો "એનોડ" લીડ "પ્લસ" સાથે જોડાયેલ હોય અને "કેથોડ" લીડ "માઈનસ" સાથે જોડાયેલ હોય તો ડાયોડમાંથી પ્રવાહ વહેશે.
અનકટ પિન સાથે નવા LED માટે, એનોડ અને કેથોડ લંબાઈ દ્વારા દૃષ્ટિની રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. કેથોડ ટૂંકા હોય છે.
જો સંપર્કો કાપવામાં આવે છે, તો તેમની સાથે જોડાયેલ બેટરી મદદ કરશે. જ્યારે ધ્રુવીયતા મેળ ખાશે ત્યારે પ્રકાશ દેખાશે.
એનોડ અને કેથોડનું ચિહ્ન
વિદ્યુત રસાયણશાસ્ત્રમાં, ઇલેક્ટ્રોડ્સના ચાર્જના સંકેતો વિશે નહીં, પરંતુ તેમના પર થતી પ્રક્રિયાઓ વિશે વાત કરવી વધુ યોગ્ય છે. ઘટાડો પ્રતિક્રિયા કેથોડ પર થાય છે અને ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા એનોડ પર થાય છે.
વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, પ્રવાહ વહેવા માટે, કેથોડ વર્તમાન સ્ત્રોતના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, એનોડને હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે.
સંબંધિત લેખો:
