Anot ve katot , elektrokimyasal hücrelerde bulunan elektrot türleridir. Kimyasal bir reaksiyonla elektrik enerjisi üretebilen cihazlardır. En çok kullanılan elektrokimyasal hücreler pillerdir.
İki tür elektrokimyasal hücre vardır, elektrolitik hücreler ve galvanik veya voltaik hücreler. Elektrolitik hücrelerde enerji üreten kimyasal reaksiyon kendiliğinden gerçekleşmez, ancak elektrik akımı kimyasal oksidasyon-indirgeme reaksiyonuna dönüştürülür.
Galvanik hücre iki yarım hücreden oluşur. Bunlar iki eleman, bir metalik iletken ve bir tuz köprüsü ile bağlanır.
Elektrik iletkeni, adından da anlaşılacağı gibi, elektrik yükünün hareketine çok az direnç gösterdiği için elektrik iletir. En iyi iletkenler genellikle metaldir.
Tuz köprüsü, iki yarım hücreyi birbirine bağlayan ve her bir hücrenin bileşenlerinin bir araya gelmesine izin vermeden birleştiren bir tüptür.Galvanik hücrenin her yarım hücresi bir elektrot ve bir elektrolit içerir.
Kimyasal reaksiyon gerçekleştiğinde, yarım hücrelerden biri oksidasyon işlemi yoluyla elektroduna doğru elektron kaybeder; Diğeri ise indirgeme süreci ile elektrodu için elektron kazanır.
Oksidasyon süreçleri anotta ve indirgeme süreçleri katotta gerçekleşir.
Anot
Anotun adı Yunanca ανά (aná) 'dan gelir: yukarı doğru ve οδός (odós): yol. Faraday, 19. yüzyılda bu terimi icat eden kişiydi.
Anotun en iyi tanımı, bir oksidasyon reaksiyonunda elektron kaybeden elektrottur. Normalde elektrik akımının geçişinin pozitif kutbuna bağlıdır, ancak bu her zaman böyle değildir.
Pillerde anot pozitif kutup olmasına rağmen, LED ışıklarda bunun tersi, anot ise negatif kutuptur.
Normalde, elektrik akımının yönü serbest yüklerin yönü olarak tanımlanır, ancak iletken metalik değilse, üretilen pozitif yükler dış iletkene aktarılır.
Bu hareket, zıt yönlerde hareket eden pozitif ve negatif yüklere sahip olduğumuz anlamına gelir, dolayısıyla akımın yönünün, anotta bulunan katyonların pozitif yüklerinin anotların negatif yüküne doğru yolu olduğu söylenir. katot üzerinde bulundu.
Metalik iletkeni olan galvanik hücrelerde, reaksiyonda üretilen akım, pozitif kutbundan negatif kutbuna giden yolu takip eder.
Ancak elektrolitik hücrelerde, metalik bir iletkene sahip olmadıkları için, daha ziyade bir elektrolite sahip oldukları için, zıt yönlerde hareket eden pozitif ve negatif yüklü iyonlar bulunabilir.
Termiyonik anotlar, katottan gelen elektronların çoğunu alır, anodu ısıtır ve onu dağıtmanın bir yolunu bulmalıdır. Bu ısı, elektronlar arasında oluşan voltajda üretilir.
Özel anotlar
X ışınlarının içinde bulunanlar gibi özel bir anot türü vardır.Bu tüplerde elektronların ürettiği enerji, X ışınları üretmenin yanı sıra, anodu ısıtan büyük bir enerji üretir.
Bu ısı, elektronlar üzerinde basınç uygulayan iki elektrot arasındaki farklı voltajda üretilir. Elektronlar elektrik akımında hareket ettiklerinde anoda çarparak ısısını ona iletirler.
Katot
Katot, kimyasal reaksiyonda bir indirgeme reaksiyonuna giren ve elektron aldığında oksidasyon durumunun azaldığı negatif yüklü elektrottur.
Anotta olduğu gibi, Yunanca κατά: 'aşağıya doğru' ve ὁδός: 'yol' sözcüğünden gelen katot terimini öneren Faraday'dı. Bu elektroda, zamanla negatif yük atfedildi.
Bu yaklaşımın yanlış olduğu ortaya çıktı, çünkü içinde bulunduğu cihaza bağlı olarak bir veya başka bir yükü var.
Negatif kutupla olan bu ilişki, anotta olduğu gibi, akımın pozitif kutuptan negatif kutba aktığı varsayımından kaynaklanır. Bu, galvanik bir hücre içinde ortaya çıkar.
Elektrolitik hücrelerin içinde, bir metalde değil, bir elektrolitte bulunan enerji transfer ortamı, zıt yönlerde hareket eden negatif ve pozitif iyonlar bir arada bulunabilir. Ancak geleneksel olarak, akımın anottan katoda gittiği söylenir.
Özel katotlar
Bir tür özel katotlar termiyonik katotlardır. Bunlarda katot, ısının etkisiyle elektron yayar.
Termiyonik valflerde, katot, kendisine bağlı bir filaman içinde bir ısıtma akımı dolaştırarak kendisini ısıtabilir.
Denge reaksiyonu
En yaygın elektrokimyasal hücre olan galvanik hücreyi alırsak, oluşan denge reaksiyonunu formüle edebiliriz.
Galvanik hücreyi oluşturan her yarım hücre, indirgeme potansiyeli olarak bilinen karakteristik bir voltaja sahiptir. Her yarım hücrede, farklı iyonlar arasında bir oksidasyon reaksiyonu meydana gelir.
Bu reaksiyon dengeye geldiğinde hücre daha fazla gerilim sağlayamaz. Bu sırada, yarı hücrede o anda meydana gelen oksidasyon, dengeye ne kadar yakınsa pozitif bir değere sahip olacaktır. Ne kadar çok dengeye ulaşılırsa reaksiyonun potansiyeli o kadar büyük olacaktır.
Anot dengede olduğunda, iletkenden katoda geçen elektronları kaybetmeye başlar.
İndirgeme reaksiyonu katotta gerçekleşir, dengeden ne kadar uzaksa, reaksiyon gerçekleştiğinde o kadar fazla potansiyele sahip olur ve anottan gelen elektronları alır.
Referanslar
- HUHEEY, James E., vd. İnorganik kimya: yapı ve reaktivite ilkeleri. Pearson Education Hindistan, 2006.
- SIENKO, Michell J .; ROBERT, A. Kimya: ilkeler ve özellikler. New York, ABD: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E.Genel kimya: ilkeler ve yapı. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., vd. Genel Kimya . Inter-Amerikan Eğitim Fonu, 1977.
- MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile N. Kimya: ilkeler ve tepkiler. Cengage Learning, 2015.
- BABOR, Joseph A .; BABOR, JoseJoseph A .; AZNÁREZ, José Ibarz. Modern Genel Kimya: Fiziksel Kimya ve Yüksek Tanımlayıcı Kimyaya Giriş (İnorganik, Organik ve Biyokimya). Marin, 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Elektrokimyasal reaksiyonlar. Toray-Masson, 1969.