up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله آند و کاتد PDF
QR code - آند و کاتد

آند و کاتد

در يک دانيل ، نيم پيل سمت چپ شامل الکترودي از فلز روي و محلول ZnSO۴ و نيم پيل سمت راست شامل الکترودي از فلز مس در يک محلول CuSO۴ است. اين دو نيم پيل توسط يک ديواره متخلخل از هم جدا شده اند. اين ديواره از اختلاط مکانيکي محلولها ممانعت مي کند،
پيلي که به عنوان منبع انرژي الکتريکي بکار مي رود، يک پيل ولتايي يا يک گالواني ناميده مي شود که از نام آلساندو ولتا و لوئيجي گالواني ، نخستين کساني که تبديل انرژي شيميايي به انرژي الکتريکي را مورد آزمايش قرار دادند، گرفته شده است. در اين پيل ، نيم پيلي که در آن واکنش اکسيداسيون صورت مي گيرد، نيم پيل آند و نيم پيلي که در آن واکنش کاهش يا احيا صورت مي گيرد، نيم پيل کاتد ناميده مي شود. در ترسيم يک پيل گالواني ، نيم پيل آند در سمت چپ و نيم پيل کاتد در سمت راست نمايش داده مي شود.
● پيل دانيل
در يک دانيل ، نيم پيل سمت چپ شامل الکترودي از فلز روي و محلول ZnSO۴ و نيم پيل سمت راست شامل الکترودي از فلز مس در يک محلول CuSO۴ است. اين دو نيم پيل توسط يک ديواره متخلخل از هم جدا شده اند. اين ديواره از اختلاط مکانيکي محلولها ممانعت مي کند، ولي يونها تحت تأثير جريان الکتريکي از آن عبور مي کنند. واکنش نيم پيل آند به صورت Zn(s) → Zn۲ + (aq)+ ۲e و واکنش نيم پيل کاتد به صورت (۲e + ۲ + Cu(aq) → Cu(s است.
آند
هرگاه الکترودهاي روي و مس با يک سيم به هم متصل شوند، الکترونها از الکترود روي به طرف الکترود مس جاري مي شوند. در الکترود روي ، فلز روي اکسيد مي شود و به صورت يونهاي روي در مي آيد. اين الکترود ، آند پيل است و الکترونهايي که محصول اکسيداسيون هستند، از اين قطب ، پيل را ترک مي کنند.
کاتد
الکترونهاي ايجاد شده در آند ، از مدار خارجي گذشته به الکترود مس مي رسند و در آنجا يونهاي مس II را کاسته و آنها را به مس فلزي تبديل مي سازند. مسي که بدين ترتيب توليد مي شود، بر روي الکترود سمت راست مي نشيند. الکترود مس ، کاتد پيل است که در آنجا الکترونها وارد پيل (يا سلول) مي شوند و کاهش يا احيا صورت مي گيرد.
● علامت آند و کاتد
چون الکترونها در الکترود روي توليد مي شوند، اين آند به عنوان قطب منفي در نظر گرفته مي شود. الکترونها در مدار خارجي هر پيل ولتايي که در حال کارکردن است، از قطب منفي به طرف قطب مثبت سير مي کنند. بنابراين کاتد که در آنجا الکترونها در واکنش الکترودي مصرف مي شوند، قطب مثبت است.
● جهت حرکت آنيونها و کاتيونها
در نخستين نظر ، شگفت آور به نظر مي رسد که آنيونها يعني يونهايي که بار منفي دارند، بايد به طرف آند که الکترود منفي است، سير کنند و بر عکس کاتيونها که حامل بار مثبت هستند به طرف کاتد که قطب مثبت است، بروند (بايد توجه داشت که در داخل پيل حرکت يونها مدار الکتريکي را کامل مي کنند). اما بررسي دقيق واکنشهاي الکترودي پاسخ اين مساله ظاهرا غير عادي را بدست مي دهد. در آند ، يونهاي روي توليد مي شوند و الکترونها در فلز ، به جاي مي مانند. از طرف ديگر ، خنثي بودن الکتريکي محلول همواره بايد حفظ شود.
بنابراين در محلول پيرامون الکترود بايد به همان قدر بار منفي از آنيونها وجود داشته باشد که بار مثبت از کاتيونها وجود دارد. از اين رو يونهاي SO-۲۴ به طرف آند مي روند تا اثر يونهاي Zn۲+ را که توليد مي شوند خنثي کنند. در همان زمان ، يونهاي روي از آند دور مي شوند و به طرف کاتد مي روند. در کاتد الکترونها صرف کاهش يونهاي ۲+Cu و تبديل آنها به فلز مس مي شوند. در حالي که يونهاي ۲+Cu بار خود را تخليه مي کنند، يونهاي ۲+Cu بيشتري به محوطه پيرامون کاتد مي آيند تا جاي يونهاي خارج شده را بگيرند. اگر چنين نشود ، يونهاي SO۲-۴ اضافي در اطراف کاتد ايجاد مي شوند.
● نقش ديواره متخلخل
ديواره متخلخل را به اين منظور اضافه مي کنند که از اختلاط مکانيکي محلول نيم پيلها ممانعت به عمل آورد. بديهي است که اگر يونهاي ۲+Cu با الکترود فلز روي تماس پيدا کنند، الکترونها به جاي آن که از مدار خارجي بگذرند، مستقيما به يونهاي ۲+Cu منتقل خواهند شد. وقتي که سلول بطور عادي کار مي کند، انتقال از اين مدار کوتاه صورت نمي گيرد. زيرا يونهاي ۲+Cu در جهتي حرکت مي کنند که از الکترود روي دور شوند.
● پتانسيل احيا و نقش آن در تعيين آند و کاتد
در مقايسه پتانسيل احيا دو عنصر ، عنصري که پتانسيل احياي بالاتري دارد، به عنوان کاتد و عنصري که پتانسيل احياي پايين تري دارد، به عنوان آند پيل در نظر گرفته مي شود. در پيل دانيل نيز ، چون روي پتانسيل احياي پايين تري در مقايسه با فلز مس دارد، به عنوان آند و مس به عنوان کاتد و عنصر احيا شونده بکار رفته است.
اگر در پيل دانيل ، محلولهاي ۱M از ZnSO۴ و ۱M از CuSO۴ بکار رفته باشد، آن پيل را با نمادگذاري زير نشان مي دهيم:
(Zn(s)│Zn۲ + (۱M)│Cu۲ + (۱M)│Cu(s
که در آن ، خطوط کوتاه عمودي ، حدود فازها را نشان مي دهند. بنابر قرار داد ، ماده تشکيل دهنده آند را اول و ماده تشکيل دهنده کاتد را در آخر مي نويسيم و مواد ديگر را به ترتيبي که از طرف آند با آنها برخورد مي کينم، ميان آنها قرار مي دهيم.

آندزيت‌ها عبارت از سنگهايي هستند که هم به صورت گدازه‌هاي آتشفشاني و هم به صورت سنگهاي نفوذي کم عمق مثل دايک و سيل ديده مي‌شوند. بافت اين سنگها تمام بل ...

پيشرفت هاي اخيري که در روش هاي آندوسکوپي دستگاه گوارش ديده مي شود، توانايي هاي تشخيصي و درماني متخصصان گوارش را بالا برده است. از سويي، کاملا مشخص است ...

آندوسکوپي با دو بالونه، يکي از روش هاي تشخيصي و درماني جديدي است که به تازگي وارد دنياي پرشتاب پزشکي، به خصوص حيطه بيماري هاي گوارش شده که در مقايسه ب ...

با ظهور آندوسکوپي قابل انعطاف (Flexible)، رقابت ميان شرکت هاي مختلف تجهيزات پزشکي بيشتر شد و هر روز در اين کارزار شاهد بدعت هاي جديدي در زمينه هاي درم ...

باتريهاي يون ليتيمي بر اساس هدايت کردن و حرکت دادن يون هاي ليتيم از مسير محلول الکتروليت و از سمت کاتد اکسيد کبالت ليتيم به آند کربن کار مي کند. براسا ...

بدن موجودات زنده از ميليونها سلول زنده تشکيل شده است که در مواجهه با تغييرات داخلي و تحريکات خارجي ميبايست هماهنگي بين آنها حفظ گردد. اين وظيفه بر عهد ...

● چگونگي شکل گيري پرتوهاي کاتدي وقتي که مقدار گاز داخل لوله تخليه الکتريکي کاهش مي يابد، فضاي تاريک کاتد ، بيشتر و ستون مثبت کوتاهتر و روشنايي آن کمتر ...

● چگونگي شکل گيري پرتوهاي کاتدي وقتي که مقدار گاز داخل لوله تخليه الکتريکي کاهش مييابد، فضاي تاريک کاتد ، بيشتر و ستون مثبت کوتاهتر و روشنايي آن کمتر ...

دانلود نسخه PDF - آند و کاتد