Quelles sont l'anode et la cathode?

Le anode et cathode sont les types d'électrodes que l'on trouve dans les cellules électrochimiques. Ce sont des dispositifs capables de produire de l'énergie électrique par une réaction chimique. Les cellules électrochimiques les plus utilisées sont les piles.

Il existe deux types de cellules électrochimiques, les cellules électrolytiques et les cellules galvaniques ou voltaïques. Dans les cellules électrolytiques, la réaction chimique qui produit de l'énergie ne se produit pas spontanément, mais le courant électrique se transforme en une réaction chimique d'oxydoréduction.

La cellule galvanique est composée de deux demi-cellules. Celles-ci sont reliées par deux éléments, un conducteur métallique et un pont de sel.

Le conducteur électrique, comme son nom l'indique, conduit l'électricité car il résiste très peu au mouvement de la charge électrique. Les meilleurs facteurs sont généralement les métaux.

Le pont de sel est un tube qui relie les deux demi-cellules, tout en maintenant le contact électrique de celui-ci et sans laisser les composants de chaque cellule se rejoindre, chaque demi-cellule de la cellule galvanique contenant une électrode et un électrolyte.

Lorsque la réaction chimique se produit, une des demi-cellules perd des électrons à son électrode, par le processus d'oxydation; tandis que l'autre gagne les électrons pour son électrode, par le processus de réduction.

Les processus d'oxydation se produisent à l'anode et les processus de réduction à la cathode

Définition de l'anode et de la cathode

Anode

Le nom de l'anode vient du grec ανά (aná): vers le haut et οδός (odós): chemin. Faraday est celui qui a inventé ce terme au 19ème siècle.

La meilleure définition d'anode est l'électrode qui perd des électrons dans une réaction d'oxydation. Normalement, il est lié au pôle positif du transit du courant électrique, mais ce n'est pas toujours le cas.

Bien que dans les batteries l’anode soit le pôle positif, dans les lumières à led c’est le contraire, l’anode étant le pôle négatif.

Normalement, la direction du courant électrique est définie, en l'appréciant comme un sens des charges libres, mais si le conducteur n'est pas métallique, les charges positives produites sont transférées au conducteur externe.

Ce mouvement implique que nous ayons des charges positives et négatives qui se déplacent dans des directions opposées, on dit donc que la direction du courant est la trajectoire des charges positives des cations qui se trouvent dans l’anode vers la charge négative des anodes. qui sont dans la cathode.

Dans les cellules galvaniques ayant un conducteur métallique, le courant généré dans la réaction suit le trajet du pôle positif au pôle négatif.

Mais dans les cellules électrolytiques, en l'absence d'un conducteur métallique, mais d'un électrolyte, on peut trouver des ions ayant une charge positive et négative qui se déplacent dans des directions opposées.

Les anodes thermoioniques reçoivent la plupart des électrons provenant de la cathode, chauffent l'anode et doivent trouver un moyen de se dissiper. Cette chaleur est générée dans la tension qui se produit entre les électrons.

Anodes spéciales

Il existe un type particulier d'anodes, telles que celles que l'on trouve dans les rayons X. Dans ces tubes, l'énergie produite par les électrons, en plus de produire les rayons X, génère une grande énergie qui chauffe l'anode.

Cette chaleur se produit à la tension différente entre les deux électrodes et exerce une pression sur les électrons. Lorsque les électrons se déplacent dans le courant électrique, ils frappent l'anode en transmettant sa chaleur.

Cathode

La cathode est l'électrode à charge négative qui, dans la réaction chimique, subit une réaction de réduction, où son état d'oxydation est réduit lorsqu'elle reçoit des électrons.

Comme pour l'anode, c'est Faraday qui suggère le terme cathode qui vient du grec κατά [catá]: «downward» et ὁδός [odós]: «camino». À cette électrode, la charge négative lui a été attribuée au fil du temps.

Cette approche était fausse, car selon le périphérique dans lequel elle se trouve, elle a une charge ou une autre.

Cette relation avec le pôle négatif, comme avec l'anode, découle de l'hypothèse que le courant circule du pôle positif au pôle négatif. Cela se produit à l'intérieur d'une cellule galvanique.

Au sein des cellules électrolytiques, les moyens de transfert d'énergie, n'étant pas dans un métal mais dans un électrolyte, peuvent coexister avec des ions négatifs et positifs qui se déplacent dans des directions opposées. Mais par accord, on dit que le courant passe de l'anode à la cathode.

Cathodes spéciales

Les cathodes thermioniques constituent un type de cathodes spécifiques. Dans ceux-ci, la cathode émet des électrons sous l'effet de la chaleur.

Dans les valves thermo-ioniques, la cathode peut se chauffer en faisant circuler un courant de chauffage dans un filament qui lui est couplé.

Réaction d'équilibre

Si nous prenons une cellule galvanique, qui est la cellule électrochimique la plus courante, nous pouvons formuler la réaction d'équilibre générée.

Chaque demi-cellule constituant la cellule galvanique présente une tension caractéristique appelée potentiel de réduction. Dans chaque demi-cellule, une réaction d'oxydation se produit entre les différents ions.

Lorsque cette réaction atteint un équilibre, la cellule ne peut plus fournir de tension. À ce moment, l'oxydation qui se produit en demi-cercle de ce moment aura une valeur positive plus vous serez proche de la balance. Le potentiel de la réaction sera d'autant plus grand que l'équilibre sera atteint.

Lorsque l'anode est en équilibre, elle commence à perdre des électrons qui traversent le conducteur jusqu'à la cathode.

A la cathode, la réaction de réduction a lieu, plus on s'éloigne de l'équilibre, plus la réaction aura de potentiel et les électrons provenant de l'anode seront pris.

Références

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