कोणता इलेक्ट्रोड कॅथोड आहे आणि कोणता एनोड आहे हे ठरवण्यात अनेकदा अडचण येते. सुरुवातीला, आपल्याला अटी समजून घेणे आवश्यक आहे.
सामग्री
कॅथोड आणि एनोडची संकल्पना - एक साधे स्पष्टीकरण
जटिल पदार्थांमध्ये, यौगिकांमधील अणूंमधील इलेक्ट्रॉन समान रीतीने वितरीत केले जात नाहीत. परस्परसंवादाच्या परिणामी, कण एका पदार्थाच्या अणूपासून दुसऱ्या पदार्थाच्या अणूकडे जातात. प्रतिक्रियेला रेडॉक्स प्रतिक्रिया म्हणतात. इलेक्ट्रॉनच्या नुकसानास ऑक्सिडेशन म्हणतात, जे घटक इलेक्ट्रॉन सोडतात त्याला कमी करणारे घटक म्हणतात.
इलेक्ट्रॉनच्या जोडणीला घट म्हणतात; या प्रक्रियेत इलेक्ट्रॉन्स घेणारा घटक म्हणजे ऑक्सिडायझर. रिड्युसिंग एजंटपासून ऑक्सिडायझिंग एजंटकडे इलेक्ट्रॉनचे हस्तांतरण बाह्य सर्किटमधून वाहू शकते आणि नंतर ते विद्युत उर्जेचा स्त्रोत म्हणून वापरले जाऊ शकते. ज्या उपकरणांमध्ये रासायनिक अभिक्रियाची उर्जा विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित होते त्यांना गॅल्व्हॅनिक पेशी म्हणतात.
गॅल्व्हॅनिक सेलचे सर्वात सोपं क्लासिक उदाहरण म्हणजे वेगवेगळ्या धातूंनी बनवलेल्या आणि इलेक्ट्रोलाइट द्रावणात बुडवलेल्या दोन प्लेट्स.अशा प्रणालीमध्ये, एका धातूवर ऑक्सिडेशन होते आणि दुसऱ्यावर घट होते.
महत्त्वाचे! ज्या इलेक्ट्रोडमध्ये ऑक्सिडेशन होते त्याला एनोड म्हणतात. ज्या इलेक्ट्रोडमध्ये घट होते त्याला कॅथोड म्हणतात.
शालेय रसायनशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकांमधून आपल्याला तांबे-जस्त गॅल्व्हॅनिक सेलचे उदाहरण माहित आहे, जे जस्त आणि तांबे सल्फेट यांच्यातील अभिक्रियाच्या उर्जेमुळे कार्य करते. जेकोबी-डॅनियलच्या उपकरणात, तांबे प्लेट तांबे सल्फेट (तांबे इलेक्ट्रोड) च्या द्रावणात ठेवली जाते आणि झिंक प्लेट झिंक सल्फेट (झिंक इलेक्ट्रोड) च्या द्रावणात बुडविली जाते. झिंक इलेक्ट्रोड सोल्युशनमध्ये केशन्स देते, त्यामध्ये अतिरिक्त सकारात्मक चार्ज तयार करते, तर कॉपर इलेक्ट्रोडमध्ये सोल्यूशन कॅशन कमी होते, येथे सोल्यूशन नकारात्मक चार्ज केले जाते.
बाह्य सर्किट बंद झाल्यामुळे इलेक्ट्रॉन्स जस्त इलेक्ट्रोडपासून तांब्याच्या इलेक्ट्रोडमध्ये वाहून जातात. फेज सीमेवरील समतोल संबंधांमध्ये व्यत्यय येतो. रेडॉक्स प्रतिक्रिया घडते.
उत्स्फूर्त रासायनिक अभिक्रियाची उर्जा विद्युत उर्जेमध्ये बदलते.
विद्युत् प्रवाहाच्या बाह्य उर्जेद्वारे रासायनिक अभिक्रिया उत्तेजित झाल्यास, इलेक्ट्रोलिसिस नावाची प्रक्रिया होते. इलेक्ट्रोलिसिसमध्ये समाविष्ट असलेल्या प्रक्रिया गॅल्व्हॅनिक सेलच्या ऑपरेशनमध्ये गुंतलेल्या प्रक्रियेच्या उलट असतात.
चेतावणी. ज्या इलेक्ट्रोडमध्ये घट होते त्याला कॅथोड देखील म्हणतात, परंतु इलेक्ट्रोलिसिसमध्ये ते नकारात्मक चार्ज केले जाते आणि एनोड सकारात्मक चार्ज केला जातो.
इलेक्ट्रोकेमिकल ऍप्लिकेशन्स
एनोड्स आणि कॅथोड अनेक रासायनिक अभिक्रियांमध्ये भाग घेतात:
- इलेक्ट्रोलिसिस;
- इलेक्ट्रो-एक्सट्रॅक्शन;
- इलेक्ट्रोप्लेटिंग;
- इलेक्ट्रोप्लेटिंग.
वितळलेल्या संयुगे आणि जलीय द्रावणांचे इलेक्ट्रोलिसिस धातू तयार करते, अशुद्धतेपासून धातू शुद्ध करते आणि मौल्यवान घटक (इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग) काढते. परिष्कृत करण्यासाठी प्लेट्स धातूपासून टाकल्या जातात. प्लेट्स इलेक्ट्रोलायझरमध्ये एनोड म्हणून ठेवल्या जातात. विद्युत प्रवाहाने धातू विरघळली जाते.त्याचे केशन्स द्रावणात जातात आणि कॅथोडमध्ये सोडले जातात, ज्यामुळे शुद्ध धातूचा अवक्षेप होतो. मूळ कच्च्या धातूच्या प्लेटमध्ये असलेली अशुद्धता एकतर अॅनोडिक गाळाच्या स्वरूपात अघुलनशील राहते किंवा इलेक्ट्रोलाइटमध्ये जाते, ज्यामधून ते काढले जातात. तांबे, निकेल, शिसे, सोने, चांदी आणि कथील इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धीकरणाच्या अधीन आहेत.
इलेक्ट्रोएक्सट्रॅक्शन ही इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान द्रावणातून धातू काढण्याची प्रक्रिया आहे. धातूला द्रावणात जाण्यासाठी विशेष अभिकर्मकांनी उपचार केले जाते. प्रक्रियेदरम्यान कॅथोडमध्ये उच्च शुद्धतेने वैशिष्ट्यीकृत धातू सोडली जाते. अशा प्रकारे जस्त, तांबे आणि कॅडमियम तयार होतात.
गंज टाळण्यासाठी, ताकद द्या आणि उत्पादन सजवण्यासाठी, एका धातूची पृष्ठभाग दुसर्या थराने झाकलेली असते. या प्रक्रियेला इलेक्ट्रोप्लेटिंग म्हणतात.
इलेक्ट्रोप्लेटिंग ही धातूच्या इलेक्ट्रो-डिपॉझिशनद्वारे त्रिमितीय वस्तूंच्या धातूच्या प्रती बनवण्याची प्रक्रिया आहे.
व्हॅक्यूम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरा
व्हॅक्यूम उपकरणातील कॅथोड आणि एनोडचे तत्त्व इलेक्ट्रॉन ट्यूबद्वारे प्रदर्शित केले जाऊ शकते. हे आतमध्ये धातूचे भाग असलेल्या हर्मेटिकली सीलबंद भांड्यासारखे दिसते. हे उपकरण विद्युत सिग्नल दुरुस्त करण्यासाठी, निर्माण करण्यासाठी आणि रूपांतरित करण्यासाठी वापरले जाते. इलेक्ट्रोडच्या संख्येनुसार वेगळे केले जातात:
- डायोड;
- triodes;
- टेट्रोड्स;
- पेंटोड्स इ.
डायोड हे दोन इलेक्ट्रोड, कॅथोड आणि एनोड असलेले व्हॅक्यूम उपकरण आहे. कॅथोड पॉवर सप्लायच्या ऋण ध्रुवाशी, एनोड पॉझिटिव्ह पोलशी जोडलेला असतो. कॅथोडचा उद्देश विद्युत प्रवाहाच्या प्रभावाखाली इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करणे हे एका विशिष्ट तापमानाला आहे. उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन्सद्वारे, कॅथोड आणि एनोड दरम्यान एक अवकाशीय चार्ज तयार केला जातो. स्पेस चार्जच्या नकारात्मक संभाव्य अडथळ्यावर मात करून सर्वात वेगवान इलेक्ट्रॉन एनोडकडे धावतात. एनोड हे कण प्राप्त करतात. बाह्य सर्किटमध्ये अॅनोडिक प्रवाह तयार होतो.इलेक्ट्रॉन प्रवाह अतिरिक्त इलेक्ट्रोड्सद्वारे नियंत्रित केला जातो आणि त्यांना विद्युत संभाव्यता लागू केली जाते. डायोडचा वापर पर्यायी प्रवाहाचे थेट प्रवाहात रूपांतर करण्यासाठी केला जातो.
इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोग
आज, सेमीकंडक्टर प्रकारचे डायोड वापरले जातात.
इलेक्ट्रोनिक्समध्ये डायोडचा विद्युतप्रवाह पुढे जाण्यासाठी आणि उलट दिशेने प्रवाह न जाण्याचा गुणधर्म मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो.
LED ऑपरेशन हे अर्धसंवाहक क्रिस्टल्सच्या गुणधर्मावर आधारित आहे जेंव्हा विद्युत प्रवाह p-n जंक्शनमधून पुढे दिशेने जातो तेव्हा चमकते.
थेट करंटचे गॅल्व्हॅनिक स्त्रोत - संचयक
विद्युत प्रवाहाचे रासायनिक स्त्रोत ज्यामध्ये उलट करता येण्याजोग्या प्रतिक्रिया घडतात त्यांना रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी म्हणतात: त्या रिचार्ज केल्या जातात आणि वारंवार वापरल्या जातात.
जेव्हा लीड बॅटरी काम करते तेव्हा रेडॉक्स प्रतिक्रिया येते. मेटल लीडचे ऑक्सिडीकरण केले जाते, त्याचे इलेक्ट्रॉन सोडून देतात, लीड डायऑक्साइड कमी करतात, जे इलेक्ट्रॉन प्राप्त करतात. बॅटरीमधील धातूचे शिसे हे एनोड असते आणि ते ऋण चार्ज केलेले असते. लीड डायऑक्साइड कॅथोड आहे आणि सकारात्मक चार्ज आहे.
बॅटरी डिस्चार्ज होताना, कॅथोड आणि एनोडचे पदार्थ आणि त्यांचे इलेक्ट्रोलाइट, सल्फ्यूरिक ऍसिड, खाल्ले जातात. बॅटरी चार्ज करण्यासाठी, ती वर्तमान स्त्रोताशी जोडलेली आहे (प्लस टू प्लस, वजा ते वजा). बॅटरी डिस्चार्ज झाल्यावर विद्युतप्रवाहाची दिशा आता विरुद्ध आहे. इलेक्ट्रोड्सवरील इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया "उलट" असतात. आता लीड इलेक्ट्रोड कॅथोड बनतो, त्यावर घट करण्याची प्रक्रिया होते आणि ऑक्सिडेशन प्रक्रियेसह लीड डायऑक्साइड एनोड बनतो. बॅटरीला काम करण्यासाठी आवश्यक असलेले पदार्थ पुन्हा बॅटरीमध्ये तयार होतात.
गोंधळ का आहे?
समस्या उद्भवते कारण चार्जचे विशिष्ट चिन्ह एनोड किंवा कॅथोडशी घट्टपणे जोडले जाऊ शकत नाही. बर्‍याचदा कॅथोड हा सकारात्मक चार्ज केलेला इलेक्ट्रोड असतो आणि एनोड हा नकारात्मक इलेक्ट्रोड असतो. अनेकदा, पण नेहमी नाही.हे सर्व इलेक्ट्रोडवर होत असलेल्या प्रक्रियेवर अवलंबून असते.
चेतावणी. तुम्ही इलेक्ट्रोलाइटमध्ये ठेवलेला भाग एनोड आणि कॅथोड दोन्ही असू शकतो. हे सर्व प्रक्रियेच्या उद्देशावर अवलंबून असते: त्यावर धातूचा दुसरा थर लावणे किंवा ते काढून टाकणे.
एनोड आणि कॅथोड कसे ठरवायचे
इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीमध्ये, एनोड हे इलेक्ट्रोड आहे जेथे ऑक्सिडेशन प्रक्रिया होते आणि कॅथोड हे इलेक्ट्रोड आहे जेथे घट होते.
डायोडमध्ये, लीड्सना एनोड आणि कॅथोड म्हणतात. जर "एनोड" लीड "प्लस" ला जोडली असेल आणि "कॅथोड" लीड "वजा" ला जोडली असेल तर डायोडमधून विद्युत प्रवाह येईल.
न कापलेल्या पिनसह नवीन एलईडीसाठी, एनोड आणि कॅथोड लांबीनुसार दृश्यमानपणे निर्धारित केले जातात. कॅथोड लहान आहे.
जर संपर्क कापले गेले तर त्यांना जोडलेली बॅटरी मदत करेल. जेव्हा ध्रुवीयता जुळतात तेव्हा प्रकाश दिसेल.
एनोड आणि कॅथोडचे चिन्ह
इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीमध्ये, इलेक्ट्रोड्सच्या चार्जेसच्या चिन्हांबद्दल बोलणे अधिक योग्य आहे, परंतु त्यांच्यावरील प्रक्रियांबद्दल बोलणे अधिक योग्य आहे. कपात प्रतिक्रिया कॅथोडवर होते आणि ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया एनोडवर होते.
विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये, प्रवाहासाठी, कॅथोड वर्तमान स्त्रोताच्या नकारात्मक ध्रुवाशी, एनोड सकारात्मक ध्रुवाशी जोडलेला असतो.
संबंधित लेख:
