Co to jest katoda elektrolizy?
Katoda elektrolizy jest węzłem, w którym gromadzą się kationy, dodatnio naładowane jony rozkładu elektrolizy. Elektroliza odnosi się do procesu przepuszczania stałego prądu elektrycznego przez roztwór chemiczny składający się z jonów dodatnich i ujemnych. Odbywa się to poprzez umieszczenie dwóch elektrod, z których każda jest przewodnikiem elektrycznym podłączonym do zewnętrznego źródła zasilania, w roztworze chemicznym w celu uzyskania pożądanego rezultatu - rozdzielenia roztworu na jego podstawowe jony. Elektrody to katoda i anoda, anoda jest węzłem, w którym gromadzą się aniony, ujemnie naładowane jony.
Katoda elektrolityczna jest zwykle wykonana z krzemu, grafitu lub metalu, takiego jak miedź, stal lub fosforan litowo-żelazowy. Celem katody jest wydzielanie elektronów, powodując, że ma ona ogólny ładunek ujemny, który przyciąga wszystkie kationy zawarte w roztworze. Proces migracji tych kationów do katody elektrolizy jest znany jako redukcja. Wraz z utlenianiem, procesem, w którym aniony migrują do anody, redukcja pozwala na rozkład roztworu.
Elektroliza, a co za tym idzie pojęcie katody elektrolizy, zostały po raz pierwszy wprowadzone przez Williama Nicholsona i Anthony'ego Carlisle'a w 1800 r. Nicholson i Carlisle chcieli powtórzyć wcześniejszy eksperyment Alessandro Volty, włoskiego naukowca, który odkrył, że prąd można wytworzyć za pomocą dwa metale przymocowane do dowolnego przewodnika - na przykład tkanka mięśniowa lub solanka. Po odkryciu Volty Nicholson i Carlisle przeprowadzili eksperyment w podobny sposób, używając metalowych płytek, przewodnika i elektroskopu do pomiaru zmian ładunku elektrycznego.
Trudno było nawiązać i utrzymać kontakt między płytkami a elektroskopem, więc Nicholson i Carlisle użyli wody jako środka wiążącego. Podczas przeprowadzania eksperymentu byli zszokowani odkryciem, że woda rozkłada się na dodatnie jony wodoru, które pojawiły się jako gazowy wodór i ujemne jony tlenowe, które okazały się gazem tlenowym. Przypadkowo dwaj brytyjscy naukowcy właśnie odkryli chemiczny proces elektrolizy i wskazali na znaczenie katody elektrolizy.
Katoda do elektrolizy ma wiele zastosowań komercyjnych i przemysłowych. Te zastosowania obejmują ładowanie akumulatorów; wytwarzanie dużych ilości gazowego wodoru, roztworu chloru i wodorotlenku sodu poprzez elektrolizę w słonej wodzie; oraz galwanizacja różnych materiałów, aby uczynić je mocniejszymi i bardziej niezawodnymi. Bez tej ważnej elektrody nie byłoby wielu procesów chemicznych, od których zależy współczesny przemysł.