katoda

Katody [ katoːdə ] (od starożytnego greckiego κάθοδος káthodos „odwrotu” dosłownie „w dół”), jak również i katoda , jest elektrody , przez którą elektronów wprowadza się do przestrzeni, zwykle składnik. W przestrzeni może znajdować się próżnia (patrz  lampa elektronowa ), gaz (patrz  lampa wyładowcza ), plazma lub elektrolit . Zgodnie z definicją reakcje redukcji mogą zachodzić na katodzie , np. B. jony dodatnie ( kationy ) są uwalniane.

Katoda jest przeciwelektrodą anody . Jeśli między elektrodami znajdują się jony lub wolne elektrony, kationy migrują do katody, a aniony do anody, gdy przepływa przez nie prąd .

W zależności od polaryzacji elektrycznej między elektrodami katodzie przyporządkowany jest biegun dodatni (+) lub ujemny (-). W przypadku dobrowolnych reakcji redoks , takich jak proces rozładowywania akumulatorów , elektrodą dodatnią jest katoda. W przypadku reakcji redoks, takiej jak elektroliza , wymuszonej przez przyłożone napięcie , katoda jest elektrodą o ujemnej polaryzacji.

W przypadku akumulatorów ( akumulatorów ) ta sama elektroda działa jako anoda lub katoda, w zależności od tego, czy akumulator jest ładowany, czy rozładowywany.

chemia

Połowa komórek w ogniwa galwanicznego z katodą z elementarnej miedzi . W fazie wodnej jest rozpuszczony siarczan miedzi . pokazuje techniczny kierunek prądu

W chemii katoda jest elektrodą, na której zachodzi reakcja redukcji . Elektrony są dostarczane przewodnikiem elektrycznym i uwalniane do partnerów reakcji chemicznej za pośrednictwem tej elektrody. Reakcja elektrochemiczna zawsze zachodzi na granicy faz między elektrodą a elektrolitem . Elektrolit może być roztworem, ciałem stałym przewodzącym jony lub stopionym elektrolitem.

Przykłady reakcji katodowych :

Osadzanie miedzi elementarnej jako częściowa reakcja w elemencie Daniella :

Cu ²⁺ + 2 e ^- → Cu ⁰ (s)

Uwalnianie gazowego wodoru jako częściowa reakcja elektrolizy wody :

2 H ₃ O ⁺ + 2 e ^- → H ₂ (g) + 2 H ₂ O

Inżynieria elektryczna

Katoda (świecący drut) w lampie elektronowej

W elektrotechnice katoda jest elektrodą lampy katodowej , lampy fluorescencyjnej (ze specjalnym przypadkiem lampy z zimną katodą ), diody , ogniwa paliwowego , akumulatora ołowiowego i tak dalej.

Katoda jest elektrodą, na której elektrony są przenoszone do otaczającego ośrodka ( elektrolitu , próżni , krzemu ). W rozpatrywanym elemencie elektrony przemieszczają się od katody do anody, a następnie przepływają przez zewnętrzny obwód elektryczny od anody do katody. Ponieważ kierunek odniesienia dla przepływu prądu odnosi się do dodatnich nośników ładunku, a zatem jest przeciwny do kierunku ruchu elektronów, prąd płynie w obwodzie zewnętrznym od katody do anody. W rozpatrywanym elemencie prąd płynie od anody do katody; obwód jest zamknięty.

To stwierdzenie nie ma nic wspólnego z tym, czy potencjał anody jest wyższy, czy niższy od potencjału katody (innymi słowy: czy napięcie od anody do katody jest dodatnie czy ujemne). W tym celu istnieją terminy biegun dodatni i biegun ujemny. Potencjał bieguna dodatniego jest zawsze wyższy niż potencjał bieguna ujemnego. Dlatego napięcie od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego jest zawsze większe od zera. Biegun dodatni i biegun ujemny wskazują zatem kierunek napięcia, a anoda i katoda wskazują kierunek prądu.

W przypadku elementów, w których anoda ma napięcie dodatnie w porównaniu z katodą, energia elektryczna jest zamieniana na inną formę energii (ciepło, energia chemiczna, ...), np. B. dioda, kineskop lub ładowany akumulator.

W przypadku elementów, w których anoda ma napięcie ujemne w porównaniu z katodą, energia elektryczna oddawana jest do zewnętrznego obwodu elektrycznego kosztem innej formy energii (np. Energii chemicznej), np. B. w rozładowanym ogniwie paliwowym lub akumulatorze.

• Jeżeli przyłożone napięcie przekracza specyficzną dla materiału funkcję pracy elektrody ujemnej, elektrony wychodzą z materiału ( emisja polowa ); w tym momencie materiał staje się katodą.
• Funkcja pracy specyficzna dla materiału jest łatwiejsza do zastosowania przy dostarczaniu dodatkowej energii - na przykład poprzez zwiększenie temperatury. Ważnym zastosowaniem tego efektu jest gorąca katoda ( emisja jarzenia ) w lampie wzmacniacza .
• Jeśli dodatkowa energia jest dostarczana przez napromieniowanie światłem, mówi się o fotokatodzie (patrz efekt foto ).

Inne zastosowania

Bardzo rozbudowane katody można znaleźć w układach przesyłu prądu stałego wysokiego napięcia (HVDC), na przykład w postaci ogromnych miedzianych pierścieni ułożonych w morzu, takich jak HVDC Kontek między Niemcami a Danią na Morzu Bałtyckim na północ od Rostocku . Można je również spotkać w galwanizerniach lub w akumulatorach (np. Akumulatorach samochodowych) oraz w katodowej ochronie antykorozyjnej .

literatura

• Międzynarodowe słownictwo elektrotechniczne. IEV. Wydane przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC).

Indywidualne dowody

1. ^ Wilhelm Gemoll : grecko-niemiecki słownik szkolny i ręczny. 9. edycja. Freytag, Monachium i wsp. 1965.

linki internetowe

Wikisłownik: katoda  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• IEV w internetowym międzynarodowym słowniku elektrotechnicznym Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC)