陽極(anode)和陰極(cathode)的區別

陰極和陽極這兩個術語用來指極化電氣裝置的端子。陽極和陰極的主要區別在於,一般來說,陽極是(常規)電流從外部流入裝置的終端,而陰極是(常規)電流從裝置流出的終端。然而,在某些情況下並沒有嚴格遵循這種用法,因為當一個裝置能夠經歷可逆過程時,被稱為“陽極”的同一終端現在可以被稱為“陰極”。毫無疑問,這可能會導致混淆,因此建議適應特定領域的一般用法。在本文中,我們將研究使用這些術語的幾個場景,並根據這些設...

主要區別-陽極與陰極

陰極和陽極這兩個術語用來指極化電氣裝置的端子。陽極和陰極的主要區別在於,一般來說,陽極是(常規)電流從外部流入裝置的終端,而陰極是(常規)電流從裝置流出的終端。然而,在某些情況下並沒有嚴格遵循這種用法,因為當一個裝置能夠經歷可逆過程時,被稱為“陽極”的同一終端現在可以被稱為“陰極”。毫無疑問,這可能會導致混淆,因此建議適應特定領域的一般用法。在本文中,我們將研究使用這些術語的幾個場景,並根據這些裝置中發生的程序來探討它們的用法。

什麼是陽極(an anode)?

陽極是(常規)電流從外部流入裝置的終端。這意味著電子從陽極流出。

什麼是陰極(a cathode)?

陰極是(常規)電流從器件中流出的終端。這意味著電子從外部流入這個終端。

原電池

原電池的設定如下所示:

Difference Between Anode and Cathode - A_Galvanic_Cell

A Galvanic cell

在原電池中,一個電極的還原電位比另一個高。還原電位越高的電極獲得電子的能力越強,因此電子從另一個電極流入。在上面畫的電池中,銅比鋅有更高的還原電位,所以它從鋅電極上吸收電子。這伴隨著兩種反應。在鋅電極上,鋅分解成Zn2+離子和電子。換句話說,鋅被氧化(失去電子)。

鋅失去的電子透過導線流到銅電極上。在這裡,進入的電子與Cu2+離子結合形成銅原子。銅正在被還原(它獲得電子):

在這裡,電子從鋅端子“流出”器件,所以傳統的電流在這裡流入器件。這使得鋅終端成為陽極。傳統的電流從器件的銅端流出,使銅成為陰極。當一個裝置使用氧化還原反應時,發生氧化的終端是陽極,發生還原的電極是陰極。這與上面的描述一致:鋅(陽極)被氧化,銅(陰極)被還原。

電解槽

在電解槽中,電源用來在含有離子的液體中產生電流。例如,我們將研究當兩個電極被放入熔融氯化鈉(NaCl,或普通鹽)樣品中時會發生什麼。

Difference Between Anode and Cathode - Electrolysis

Electrolysis of molten sodium chloride

The electrode connected to the positive terminal of the battery attracts the ani***. Here, these i*** give off their electr***, forming chlorine gas.

在連線到負極的電極上,正鈉離子獲得電子,形成鈉原子:

Here, the terminal that draws current into the device is the electrode connected to the positive terminal of the battery.  Therefore, this is the anode. i*** lose their electr*** here, so this is c***istent with the idea that oxidation happens at the anode. Sodium forms at the other electrode where  i*** are reduced. Current flows out of the device from this terminal. Therefore, this terminal forms the cathode.

以上兩個例子應該說明,術語陽極和陰極不是指特定的電位,而是指電流如何在裝置中流動。例如,原電池中的“正”電極是它的“陰極”,而電解時的“正”電極是它的“陽極”。

陽極(anode)和陰極(cathode)的區別

根據電流是從外部流入端子,還是從端子流出到外部,可以給端子命名“陽極”和“陰極”。然而,由於電流在不同情況下的流動方式可能完全不同,將這些術語的用法從一種情況轉換到另一種情況可能會令人困惑。因此,可能有必要首先檢查情況,以便正確使用術語。如果可能的話,應該使用替代的,不那麼模稜兩可的術語(視情況而定)。我們討論了電化學中的兩個特殊例子,但術語“陽極”和“陰極”也用於許多其他領域。下麵的摘要部分還提到了一些例子。

電流方向:

通常,電流從外部流入陽極。

陰極使電流從裝置中流出。這意味著在器件外部,電子從陽極流向陰極。

氧化還原反應:

在依賴氧化還原反應的器件中,氧化發生在陽極上。

而還原發生在陰極。

在原電池和電解電池中:

在原電池和電解電池中,陰極吸引陽離子並將其氧化。

陽極吸引負離子並將其還原。

在電解中:

陽極在電解中形成正極

陰極在原電池中形成負極。

在電子槍和x射線管中:

在電子槍和X射線管中,向器件發射電子的部分形成陰極。

在裝置內部,陽極收集電子。

當正常的二極體以正向偏壓連線時,正極是p側,p側是連線到電池正極的一側(它從電池吸取電流)。類似地,陰極形成n側。

儘管在齊納二極體中,當電流反向偏壓時,端子的名稱應該是反向的,但是p側仍然被稱為“陽極”,即使從技術上講,它向外部提供電流。這是一個值得註意的例外,並強調了為什麼在可能的情況下應避免使用術語“陽極”和“陰極”(在這種情況下,最好將側稱為p側和n側)。

當電池**商將可充電電池的負極端子標記為“陽極”時,另一個混淆的來源就出現了。當電池放電時,術語起作用。然而,從技術上講,當電池充電時,術語也應該顛倒過來。

 

參考文獻:

丹克,J(2004). 如何定義陽極和陰極。2015年10月1日檢索自Welcome to Av8n.com

Image Courtesy:

“Galvanic cell diagram” by Ohio standard (Transferred from en.*********; transferred to Comm*** by User:Burpelson AFB using Comm***Helper) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm***

  • 發表於 2021-06-27 07:33
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