Kde je anoda a kde katoda?

Elektrolýza (řecky elektron – jantar + lýza – rozklad) je chemická reakce, ke které dochází při průchodu stejnosměrného proudu elektrolytem. Jedná se o rozklad látek na jejich složky působením elektrického proudu.

Proces elektrolýzy zahrnuje pohyb kationtů (kladně nabité ionty) ke katodě (záporně nabité) a záporně nabitých iontů (aniontů) k anodě (kladně nabité).

Anionty a kationty tedy spěchají k anodě a katodě. Zde probíhá chemická reakce. Pro úspěšné řešení úloh na toto téma a psaní reakcí je nutné oddělit procesy na katodě a anodě. Přesně tak bude tento článek strukturován.

Katoda

Ke katodě jsou přitahovány kationty – kladně nabité ionty: Na +, K +, Cu 2+, Fe 3+, Ag + atd.

Chcete-li zjistit, jaká reakce probíhá na katodě, musíte nejprve určit aktivitu kovu: jeho polohu v elektrochemické řadě napětí kovu.

Pokud se na katodě objeví aktivní kov (Li, Na, K), pak se místo toho redukují molekuly vody, ze kterých se uvolňuje vodík. Pokud je kov střední aktivity (Cr, Fe, Cd), uvolňuje se na katodě jak vodík, tak samotný kov. Nízko aktivní kovy se na katodě uvolňují v čisté formě (Cu, Ag).

Dovolte mi poznamenat, že za hranici mezi aktivními a středně aktivními kovy v napěťové řadě je považován hliník. Během elektrolýzy na katodě se neredukují kovy až po hliník, ale molekuly vody se redukují a uvolňuje se vodík.

Dorazí-li vodíkové ionty – H + – na katodu (např. při elektrolýze kyselin HCl, H₂SO₄) vodík se redukuje z molekul kyseliny: 2H + – 2e = H₂

Anoda

Anionty jsou přitahovány k anodě – záporně nabité ionty: SO₄ 2-, PO₄ 3-, Cl-, Br-, I-, F-, S2-, CH₃COO – .

Pro elektrolýzu aniontů obsahujících kyslík: SO₄ 2-, PO₄ 3- – na anodě se neoxidují anionty, ale molekuly vody, ze kterých se uvolňuje kyslík.

Bezkyslíkaté anionty se oxidují a uvolňují odpovídající halogeny. Sulfidový iont při oxidaci a oxidaci síry. Výjimkou je fluor – pokud se dostane do anody, molekula vody se vybije a uvolní se kyslík. Fluor je nejvíce elektronegativní prvek a je tedy výjimkou.

Anionty organických kyselin se oxidují zvláštním způsobem: radikál sousedící s karboxylovou skupinou se zdvojnásobí a samotná karboxylová skupina (COO) se přemění na oxid uhličitý – CO₂.

Příklady řešení

Během cvičení můžete narazit na kovy, které v sérii aktivit chyběly. Ve fázi učení můžete využít rozšířenou škálu kovových aktivit.

Nyní budete přesně vědět, co se na katodě uvolňuje

Tak pojďme cvičit. Pojďme zjistit, co vzniká na katodě a anodě při elektrolýze roztoků AgCl, Cu(NO₃)₂, AlBr₃, NaF, FeI₂, CH₃COOLi.

Někdy úkoly vyžadují zapsání reakce elektrolýzy. Řeknu vám: pokud rozumíte tomu, co se tvoří na katodě a co se tvoří na anodě, pak není těžké napsat reakci. Vezměme si například elektrolýzu NaCl a zapišme reakci:

NaCl + H₂O → H₂ +Cl₂ + NaOH (obvykle označení „NaOH“ je ponecháno ve výrobcích, aniž by byly podrobeny další elektrolýze)

Sodík je reaktivní kov, takže na katodě se uvolňuje vodík. Anion neobsahuje kyslík, uvolňuje se halogen, chlor. Napíšeme rovnici tak, aby se sodík nemohl beze zbytku odpařit :) Sodík reaguje s vodou za vzniku NaOH.

Napišme elektrolýzní reakci pro CuSO₄:

Měď je málo aktivní kov, takže se uvolňuje v čisté formě na katodě. Anion obsahuje kyslík, takže se při reakci uvolňuje kyslík. Síranový iont nikde nezmizí, spojuje se s vodíkem vody a mění se v šedou kyselinu.

Elektrolýza tavenin

Vše, co jsme až do tohoto bodu probrali, se týkalo elektrolýzy roztoků, kde rozpouštědlem je voda.

Průmyslová chemie stojí před důležitým úkolem – získat kovy (látky) v jejich čisté formě. Nízkoaktivní kovy (Ag, Cu) lze snadno získat elektrolýzou roztoků.

Ale co aktivní kovy: Na, K, Li? Při elektrolýze jejich roztoků se totiž neuvolňují na katodě v čisté formě, místo toho se redukují molekuly vody a uvolňuje se vodík. Zde se hodí taveniny, které neobsahují vodu.

V bezvodých taveninách jsou reakce psány ještě jednodušeji: látky se rozkládají na své složky:

© Bellevich Yury Sergeevich 2018-2024

Tento článek napsal Jurij Sergejevič Bellevič a je jeho duševním vlastnictvím. Kopírování, šíření (včetně kopírování na jiné stránky a zdroje na internetu) nebo jakékoli jiné použití informací a předmětů bez předchozího souhlasu držitele autorských práv je trestné ze zákona. Chcete-li získat materiály článku a povolení k jejich použití, kontaktujte Bellevič Jurij.

Bleskový průzkum na téma Elektrolýza

Dioda je oblíbený prvek používaný v elektrotechnice a slouží jako světelný indikátor. Aby správně fungoval a vyzařoval světlo, musí být správně zapojen se správnou polaritou. Můžete to určit několika způsoby: pomocí multimetru, běžné baterie nebo napájení z mobilního telefonu. Existuje několik dalších možností pro umístění katody a anody diody. Na rozdíl od dříve zmíněných metod však neposkytují 100% záruku přesných výsledků.

Proč musíte být schopni rozlišit anodu od katody

Určení „plus“ a „mínus“ LED je nutné pro kontrolu stávající ikony, kde chybí. To se často stává na nových, „použitých“ diodách připájených ze starých obvodů. V tomto případě nelze zaručit, že výrobce levných prvků neudělal chybu v jejich označení. Proto neexistuje žádná záruka souladu se stávajícím značením.

Připojení bez předběžného testování může mít za následek rozbití LED a nefunkčnost elektrického obvodu. Stane se tak díky tomu, že se proud diody pohybuje jedním směrem (kromě dvoubarevných LED, blikajících LED nebo IR). Pouze správné zapojení vám umožní získat normální funkční elektrický obvod.

Důležité! Přesné určení, kde se na diodě nachází anoda a katoda, vám umožní sestavit správné elektrické obvody a eliminovat možnost poruchy LED nebo blikání LED.

Typy diod

LED prvky se dělí na 2 objemové typy: polovodičové a nepolovodičové. Zařízení prvního zahrnuje malou nádobu s odčerpaným vzduchem a dvě elektrody uvnitř:

• Navíc má elektrickou vodivost P.
• Minus, který má elektrickou vodivost N.

Nepolovodičové diody jsou zase rozděleny do 2 dalších skupin:

• Vakuum (kenotrony), postavené na principu lampy se 2 elektrodami, kde jedna z nich je reprezentována jako žhavící vlákno. V mírně otevřené poloze je pohyb elektronů od pólu do mínusu. V zavřené poloze se dráha pohybu mění v opačném směru nebo je zavěšena.
• Plněné plynem (zenerovy diody s doutnajícím nebo korónovým nábojem ignitronů a gastronů). Z objemného seznamu prvků jsou nejoblíbenější gastrony s obloukovým nábojem (zenerovy diody). Uvnitř je čerpán inertní plyn a jsou umístěny oxidové tepelné katody. Klíčovou vlastností těchto LED je schopnost produkovat vysoké výstupní napětí a schopnost pracovat s napětím, jehož hodnota může dosahovat až několika desítek ampér.

Důležité! Hodnota odporu v zavřené poloze přímo souvisí s hodnotou propustného proudu. Pokud je vysoký, pak bude odpor nízký.

Klasifikační a označovací systém

Parametry ovlivňující klasifikaci diod

Klasifikace diod závisí na řadě faktorů. To platí zejména pro následující podmínky:

• Fyzikální vlastnosti.
• Základní elektrické parametry.
• Konstrukční a technologické vlastnosti.
• Typ polovodičů.

Příslušnost k jednomu nebo druhému typu se zobrazuje podle principu systému symbolů. Je pravidelně aktualizován přidáním nových poddruhů. Ve většině případů se značení provádí pomocí alfanumerických kódů.

Sovětské značení

Systémy zkratek alfanumerických diod používaných v elektrotechnice sovětské éry byly několikrát modifikovány. Nejoblíbenější metodou však byla metoda, jejíž parametry jsou uvedeny v GOST 11.336.919-81. Například, jak je znázorněno v seznamu na obrázku.

Jako příklad lze uvést následující zápisy:

Kromě toho systém zkratek znamená použití dalších významů za účelem konfigurace nezávislé strukturální a technologické vlastnosti produktu.

Viz také:
Jak připojit LED pásek k napájení – vše, co potřebujete vědět

Důležité! V současné době diody vyráběné v Ruské federaci podléhají požadavkům výše uvedené státní normy GOST 11.336.919-81.

Zahraniční metody

Standardizace rozpoznávání a značení diod se v zahraničí v Ruské federaci neprovádí. Z tohoto důvodu mají různé země svá vlastní pravidla. Například ve Spojených státech existuje systém implementovaný organizací Electronic Industries Alliance a výborem pro standardizaci polovodičového inženýrství Joint Electron Devices Engineering Council (EIA/JEDEC).

V Evropské unii se používají jiné metody, označené zkratkou Evropských zásad pro označování a registraci typů součástek – Pro Electron. V souladu s požadavky dokumentu jsou diody označeny dvěma písmeny a digitálním kódem. Kompletní pinout zkratek je znázorněn na následujícím obrázku.

Další způsoby

Mezi další běžné systémy označování patří:

• Řada GD, která zahrnuje germaniové diody, například GD9. Tato technika je stará a v moderním průmyslu se nepoužívá.
• Řada OA s podobnými germaniovými diodami vyvinutými Mullardem.

Zdravý! Kromě toho existuje rozsáhlý seznam výrobců, kteří používají vlastní kódovací systémy.

Populární LED diody

Jak již bylo zmíněno, klasifikace moderních LED bere v úvahu jejich výkon, barvu, typ pouzdra a řadu dalších charakteristik. Nejběžnější jsou nízkopříkonové prvky v pouzdrech DIP nebo SMD, o průměru 3,5-10 mm.

Výše uvedené parametry se mohou lišit v závislosti na výkonu a účelu žárovek. Například u svítilen, LED pásků a lamp se jejich výkon může lišit v rozmezí od 0,5 W do 1 W nebo více.

• DIP LED je prezentována ve formě malé žárovky s nožičkami, které slouží k určení polarity. Upozorňujeme, že označení některých výrobců se nemusí shodovat se skutečným.
• SMD LED má složitý postup pro určení anody a katody. Proto se řemeslníci dost často spoléhají na adekvátní informace od výrobce, který katodu označí piktogramem nebo pomocí řezu/úkosu na těle.

Jasný příklad nezávislého určení katody a anody na LED tohoto typu je znázorněn na prezentovaných obrázcích.

Metody určování polarity

Katodu a anodu na diodě lze najít několika způsoby. Navíc se každý z nich liší stupněm spolehlivosti. Mezi způsoby, které zahrnují použití zařízení, se rozlišují následující:

• Měřeno multimetrem.
• Přiveďte na rezistor omezené napětí (připojení nezávislého zdroje napájení).
• Připojením osciloskopu.

Takové metody se dobře osvědčily na diodách s nízkým a středním výkonem a normálním vzorem záře. Mezi další jednoduché a oblíbené metody patří:

• Prostudujte si přiloženou technickou dokumentaci.
• Znázornění polarity ve schematickém diagramu.

Důležité! Připomínáme možné chybné označení nebo nevhodné informace v dokumentaci. To se stává poměrně často.

Viz také:
Jak rozebrat LED lampu a správně ji opravit

Nejoblíbenější, ale bohužel chybné metody určování:

• Po délce nohou.
• Podle velikosti dílů uvnitř pouzdra.
• Řezem.
• Označením.

Tyto možnosti patří k nejjednodušším a vedou k chybnému určení polarity. Proto se jejich používání v praxi velmi nedoporučuje.

Multimetr

Toto je nejspolehlivější způsob, jak najít anodu nebo katodu na LED. Současně s určením polarity bude multimetr sloužit k určení provozuschopnosti a barvy prvku. Dosažení výsledků je možné 3 způsoby:

• Kontrola LED, když je zapnutý režim „Kontrola odporu 2 kOhm“. Když se červená sonda dotkne anody, na obrazovce se zobrazí 1 600-1 800 ohmů. Pokud se „kladný“ kontakt dotkne katody, na obrazovce se zobrazí 1. To znamená, že je třeba vyměnit sondy multimetru. Porucha diody se projeví, pokud změna polarity sond nedává požadovaný výsledek (1 600-1 800 Ohmů). Tímto způsobem nebude možné určit záři.
• Měření v režimu „Test kontinuity, kontrola diod“ se provádí dotykem červeného kontaktu na anodu a černého kontaktu na katodu za doprovodu žhavení. Na obrazovce by se měla objevit hodnota mezi 500 a 1 200 mV.
• Měření bez sond se provádí, když má multimetr tranzistory PNP NPN. V tomto případě se používají zásuvky označené písmeny „C“ a „E“. Po připojení diody v režimu PNP a instalaci katody do konektoru „C“ a anody do konektoru „E“ dioda začne svítit. Taková záře znamená správné určení. Připojení k NPN je doprovázeno obráceným připojením kontaktů a odpovídajícím podobným osvětlením.

Zdravý! Pokud na diodě není dlouhý vodič a nelze se připojit k multimetru, můžete do konektoru nainstalovat šicí jehly. Zvýšíte tak kontakt a budete moci provádět všechny výše popsané manipulace.

Zdroj energie

Stejně spolehlivá metoda pro zjištění polarity a určení anody diody. Tato technika také umožňuje identifikovat vadný prvek na počáteční úrovni. Jako zdroj proudu se doporučuje použít plynule měnitelný napájecí zdroj. Po připojení LED musíte rovnoměrně zvýšit napětí. Po dosažení hodnoty 3-4 V by měl prvek začít vyzařovat záři. Pokud se tak nestane, polarita není správná.

Viz také:
Stmívač pro LED lampy: typy, schémata a kompatibilní světelné zdroje

Absence regulovaného napájení není důvodem k ukončení měření. Alternativně můžete použít alkalické baterie nebo baterii mobilního telefonu. Upozorňujeme, že napětí na většině baterií dosahuje 12 V, což neumožňuje přímé připojení LED. Pro zmenšení indikátoru je do elektrického obvodu připájen rezistor s odpovídající požadovanou hodnotou odporu. Je připojen k jednomu z kontaktů diody.

Výsledný design je uzavřen ke svorkám baterie. Pokud je polarita správná, dioda se rozsvítí. V opačném případě byste měli změnit polaritu sestaveného zařízení a zkusit to znovu. Absence světla v tomto případě také znamená, že dioda je vadná.

Analogem rezistoru může být plochá baterie z náramkových hodinek nebo základní desky CR2032. Takové zdroje neprodukují napětí vyšší než 6 V, což je pro LEDky přijatelná hodnota. Baterie je upnuta mezi vývody diody a polarita a výkon jsou určeny na základě výsledků záře.

Další způsoby

Upozorňujeme, že všechny níže uvedené metody neposkytují 100% záruku přesného výsledku, což může vést k nesprávně sestavenému elektrickému obvodu.

První metoda zahrnuje určení polarity diody vizuální kontrolou. Ve většině případů má katoda krátký kolík a anoda dlouhý kolík. Při opakovaném pájení se však délka noh může měnit v libovolném směru. Rovněž není vyloučena možnost připojení podle způsobu praktikovaného v konkrétní výrobě. A může se také lišit od výše uvedených podmínek.

Zdravý! Prezentovaný obrázek ukazuje příklad, jak lze nezávisle určit polaritu LED. Trojúhelník na něm označuje anodu, svislá čára katodu. Dvojitá šipka symbolizuje záři.

Dalším způsobem je důvěřovat označení na pouzdru. Toto řešení také neposkytuje úplnou záruku shody. Výrobce může snadno zahustit kteroukoli z diodových nohou, stejně jako nainstalovat nesprávné označení. Obdobná situace platí pro situaci, kdy se stanovení katody provádí s ohledem na úkos nebo technickou dokumentaci zařízení. V druhém případě může být dešifrování kontaktů poskytnuto ve dvou verzích:

• V písemném popisu.
• Na obrázku na elektrickém schématu.

Důležité! Chyba se může objevit i v případě, že při nákupu šarže diod požádáte prodejce o poskytnutí technické dokumentace k produktu.

Viz také:
LED podsvícení: co potřebujete vědět před nákupem a připojením

Závěr

Znalost polarity diody, nebo přesněji: kde se nachází katoda a anoda, umožňuje přesně sestavit elektrický obvod se zárukou, že po připojení k napájení se dioda nepřehřeje a bude nadále fungovat. Ve skutečnosti není na určení polarity prvku nic složitého. S úkolem se dokáže vyrovnat i člověk, který se s takovými úkoly ještě nesetkal.