종종 전극 중 어느 것이 음극이고 어느 것이 양극인지 결정하는 문제가 있습니다. 먼저 용어를 이해해야 합니다.
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음극과 양극의 개념 - 간단한 설명
복잡한 물질에서 전자는 화합물의 원자 사이에 고르지 않게 분포됩니다. 상호 작용의 결과로 입자는 한 물질의 원자에서 다른 물질의 원자로 이동합니다. 반응을 산화 환원이라고합니다. 전자를 잃는 것을 산화라고 하고, 전자를 주는 원소를 환원제라고 합니다.
전자의 추가를 환원이라고 하며 이 과정에서 받는 요소는 산화제입니다. 환원제에서 산화제로 전자의 이동은 외부 회로를 통해 진행되어 전기 에너지원으로 사용될 수 있다.화학 반응의 에너지가 전기 에너지로 변환되는 장치를 갈바니 전지라고 합니다.
갈바니 전지의 가장 단순한 고전적 예는 서로 다른 금속으로 만들어지고 전해질 용액에 잠겨 있는 두 개의 판입니다. 이러한 시스템에서 산화는 한 금속에서 발생하고 환원은 다른 금속에서 발생합니다.
중요한! 산화가 일어나는 전극을 양극이라고 합니다. 환원이 일어나는 전극은 음극이다.
학교 화학 교과서에서 아연과 황산동 사이의 반응 에너지로 인해 작동하는 구리-아연 갈바니 전지의 예가 알려져 있습니다. Jacobi-Daniel 소자에서 구리판을 황산구리 용액(구리 전극)에 넣고 아연판을 황산아연 용액(아연 전극)에 담근다. 아연 전극은 용액에 양이온을 방출하여 그 안에 과도한 양전하를 생성하고 구리 전극에서 용액은 양이온이 고갈되며 여기에서 용액은 음전하를 띠게 됩니다.
외부 회로를 닫으면 전자가 아연 전극에서 구리 전극으로 흐릅니다. 위상 경계에서 평형 관계가 중단됩니다. 산화 환원 반응이 일어납니다.
자발적인 화학 반응의 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다.
전류의 외부 에너지에 의해 화학 반응이 유발되면 전기 분해라는 과정이 발생합니다. 전기분해 과정에서 일어나는 과정은 갈바니 전지의 운전과정에서 일어나는 과정의 반대이다.
주목! 환원이 일어나는 전극을 음극이라고도 하지만 전기분해에서는 음전하를 띠고 양극은 양전하를 띤다.
전기화학의 응용
양극과 음극은 많은 화학 반응에 참여합니다.
- 전기분해;
- 전기추출;
- 전기도금;
- 전기식.
금속은 용융 화합물과 수용액을 전기분해하여 얻고, 금속은 불순물로부터 정제하고, 유가 성분을 추출합니다(전해 정제). 플레이트는 청소할 금속에서 주조됩니다. 그들은 전해조에서 양극으로 배치됩니다. 전류의 영향으로 금속이 용해됩니다. 그것의 양이온은 용액으로 들어가고 음극에서 방출되어 순수한 금속 침전물을 형성합니다. 원래의 세척되지 않은 금속판에 포함된 불순물은 양극 슬러지로 불용성으로 남아 있거나 전해질로 전달되어 제거됩니다. 구리, 니켈, 납, 금, 은, 주석은 전해 정제됩니다.
전기 추출은 전기 분해 중에 용액에서 금속을 분리하는 과정입니다. 금속이 용액에 들어가도록 특수 시약으로 처리됩니다. 이 과정에서 음극에서 고순도 금속이 석출됩니다. 이것은 아연, 구리, 카드뮴을 얻는 방법입니다.
부식을 방지하고 강도를 부여하고 제품을 장식하기 위해 한 금속의 표면을 다른 금속의 층으로 덮습니다. 이 공정을 전기도금이라고 합니다.
전기 도금은 금속 전착을 통해 벌크 물체에서 금속 사본을 얻는 과정입니다.
진공 전자 장치의 응용
진공 장치에서 음극과 양극의 작동 원리는 전자 램프로 설명할 수 있습니다.내부에 금속 부품이 있는 밀폐된 용기처럼 보입니다. 이 장치는 전기 신호를 정류, 생성 및 변환하는 데 사용됩니다. 전극의 수에 따라 다음이 있습니다.
- 다이오드;
- 삼극관;
- 테트로데스;
- 오각형 등
다이오드는 음극과 양극의 두 전극이 있는 진공 장치입니다. 음극은 전원의 음극에 연결되고 양극은 양극에 연결됩니다. 음극의 목적은 전류에 의해 특정 온도로 가열될 때 전자를 방출하는 것입니다. 방출된 전자는 음극과 양극 사이에 공간 전하를 생성합니다. 가장 빠른 전자는 양극으로 돌진하여 공간 전하의 음전위 장벽을 극복합니다. 양극은 이러한 입자를 받습니다. 양극 전류는 외부 회로에서 생성됩니다. 전자 흐름은 추가 전극에 전위를 적용하여 제어합니다. 다이오드를 사용하여 교류를 직류로 변환합니다.
전자 분야의 응용
오늘날 반도체 유형의 다이오드가 사용됩니다.
전자공학에서는 다이오드가 전류를 순방향으로 흐르게 하고 반대방향으로 흐르지 않게 하는 성질이 널리 사용된다.
LED의 작동은 전류가 pn 접합을 통해 순방향으로 흐를 때 발광하는 반도체 결정의 특성에 기반합니다.
갈바닉 직류 소스 - 배터리
가역적 반응이 일어나는 화학적 전류원을 배터리라고 합니다. 배터리는 재충전되고 반복적으로 사용됩니다.
납 배터리의 작동 중에 산화 환원 반응이 발생합니다.금속 납은 산화하고 전자를 제공하며 전자를 받아들이는 이산화납을 환원합니다. 배터리의 납 금속은 양극이며 음전하를 띠고 있습니다. 이산화 납은 음극이며 양전하를 띠고 있습니다.
배터리가 방전됨에 따라 양극과 음극의 물질과 전해질인 황산이 소모됩니다. 배터리를 충전하기 위해 전류 소스에 연결됩니다(플러스에서 플러스, 마이너스에서 마이너스). 전류의 방향은 이제 배터리가 방전되었을 때와 반대입니다. 전극의 전기화학적 공정은 "역전"됩니다. 이제 납 전극이 음극이 되고, 환원 과정이 그 위에서 일어나고, 이산화 납이 양극이 되어 산화 과정이 진행됩니다. 배터리는 작동에 필요한 물질을 재생성합니다.
왜 혼란이 있습니까?
문제는 특정 전하 기호가 양극 또는 음극에 단단히 부착될 수 없다는 사실에서 발생합니다. 종종 음극은 양전하를 띤 전극이고 양극은 음극입니다. 종종 있지만 항상 그런 것은 아닙니다. 그것은 모두 전극에서 일어나는 과정에 달려 있습니다.
주목! 전해질에 배치되는 부분은 양극과 음극 모두일 수 있습니다. 그것은 모두 공정의 목적에 달려 있습니다. 다른 금속 층을 그 위에 놓거나 제거해야합니다.
양극과 음극을 식별하는 방법
전기화학에서 양극은 산화 과정이 일어나는 전극이고 음극은 환원이 일어나는 전극입니다.
다이오드에서 탭은 애노드와 캐소드라고 합니다. 양극 탭이 "플러스"에 연결되고 "음극" 탭이 "마이너스"로 연결되면 전류가 다이오드를 통해 흐릅니다.
절단되지 않은 접점이 있는 새 LED의 경우 양극과 음극은 길이에 따라 시각적으로 결정됩니다. 음극은 더 짧습니다.
접점이 끊어지면 연결된 배터리가 도움이 될 것입니다. 극성이 일치하면 빛이 나타납니다.
양극 및 음극 기호
전기 화학에서는 전극 전하의 표시가 아니라 전극에서 진행되는 과정에 대해 이야기하는 것이 더 정확합니다. 환원반응은 음극에서, 산화반응은 양극에서 일어난다.
전기 공학에서 전류의 흐름을 위해 음극은 전류 소스의 음극에 연결되고 양극은 양극에 연결됩니다.
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