電極

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簡介

電極這個名稱是由科學家威廉·惠威爾首次提出的。它源於希臘詞“Elektron”和“hodos”，分別意為“琥珀”和“道路”。電極具有高度導電性，因此在許多領域都有應用。靜電計是電極的早期版本，由科學家約翰·威爾克發現，用於研究靜電。它也被用作電流進入或離開系統的術語。自從電極被發現以來，它們就成為電池和電池的重要組成部分。後來，根據用途引入了不同型別的電極。1839年，約翰·弗雷德里克·丹尼爾發現了第一塊電池——丹尼爾電池。

什麼是電極？

發生氧化反應或電子離開電池的點是陽極。而發生還原反應或電子進入電池的點是陰極。任何金屬電極都不能永久地作為陽極或陰極。電極的性質（陰極或陽極）會隨著電子流動方向而變化。它將取決於金屬的氧化還原電位。還有一種稱為雙極的電極，它可以同時改變其陰極和陽極的性質。

電化學電池中的陰極和陽極

陽極和陰極是從希臘語派生出的重要術語，在電化學應用中起著重要作用。陽極是負電極，可以在電化學回路中釋放電子。因此，該電極在過程中發生氧化反應。電子透過該電極進入特定系統。而陰極是正電極，可以在電化學回路中接受電子。因此，它是電極在過程中發生還原反應。電子透過該電極離開特定系統。

Emanuele Oddo，電氧化裝置，CC BY-SA 4.0

下面列出了與陰極和陽極相關的一些要點。

陽極	陰極
電子給予體。	電子受體。
負電極。	正電極。
發生氧化反應。	發生還原反應。
電流將透過此進入。	電流將由此離開。

電極的型別

根據電流進入的方式，電極分為兩種型別：正電極和負電極。根據電極的性質，電極通常分為五種不同的型別。

• 金屬-金屬離子電極 - 這種型別的電極中，金屬電極依賴於含有與金屬相同離子的溶液或電解質。這種電極中的陰極是氧化電位較低的電極，它會發生還原反應。而這種電極中的陽極是氧化電位較高的電極，因此它會發生氧化反應。這種電極中的電流交換髮生在金屬電極和電解質中金屬離子之間。例如，銅電極浸入硫酸銅溶液中。

• 金屬-不溶性鹽電極 - 在這種電極中，不溶性鹽塗覆在金屬電極上。然後將塗覆的電極浸入含有鹽陰離子的溶液中。並且可逆於不溶性鹽中存在的陰離子。甘汞電極是此類別的示例。

• 金屬-汞齊電極 - 由於鈉和鉀等金屬的高反應活性，引入了金屬汞齊電極。因為透過引入其汞齊形式（即用汞稀釋）降低了此類金屬的反應活性。這種型別的電子中使用的電解質是金屬離子本身的溶液。

• 氣體-離子電極 - 在這種型別的電極中，氣體不斷地透過含有惰性金屬（如鉑和金）的溶液鼓泡，該溶液浸入含有氣體陰離子或陽離子的溶液中。最常用的氣體是氫氣，但也使用其他一些氣體，如氯氣和氧氣。這種型別的電極中使用的惰性電極僅有助於保持電接觸，它不會在這種電極中發生反應。在氣體和離子之間會發生電子轉移。例如，標準氫電極。

• 氧化還原電極 - 在這種型別的電極中，氧化還原反應將會發生。對於這種電極，溶液含有將要浸入兩種不同氧化態的金屬離子。電極中使用的惰性金屬充當電子的來源和電子受體。例如，這種電極包含金屬鐵的鐵離子和亞鐵離子。

電極的用途

電極在電化學中非常重要。因此，電極的用途是：

• 它存在於電化學電池和電池中。並且是電流流動的必要條件。

• 用於測量 pH 值，使用玻璃電極。

• 在電解過程中，可以藉助電極測量電導率。

• 它存在於生物化學應用中的生物電學中。

• 它存在於焊接裝置中。

• 它存在於心電圖中。

• 它們用於燃料電池。

• 電極用於電鍍目的。

• 它用於陰極保護。

• 在奈米電化學領域，使用奈米電極。

• 它用於接地目的。

結論

電極是良好的導體，存在於電化學電池的應用中。它充當非金屬材料中的導體。它們主要分為兩種型別：負電極和正電極。分類基於電流的流動。陽極和陰極電極始終存在於所有電化學應用中。但是，根據電極的性質及其應用，電極也有一些其他的分類。金屬-金屬離子電極、氧化還原電極等就是其中一些。電極的用途也很廣泛。電極存在於電池、電池、焊接應用、心電圖、接地目的、pH 測量等中。

常見問題

1. 什麼是克拉克氧電極？

在這種電極中，鉑用作陰極，銀用作陽極。氧氣多孔膜用於將電極與飽和氯化鉀溶液分離。

2. 什麼是陰極保護？

這是一種提供給易腐蝕金屬的保護。其中，金屬充當電化學電池的陰極。它使用易腐蝕的犧牲金屬或金屬作為陽極來保護此陰極。

3. 為什麼進行接地？

為了保護房屋和家用電器免受高電壓損壞，進行接地。為此過程使用具有高導電性的電極。金屬銅最常用於此目的。

4. 什麼是離子選擇性電極？

離子選擇性電極是一種電分析技術，用於測量溶液中存在的離子的活性。這是一種分析技術，但它測量的是活性，而不是測量離子的濃度。它涉及電位的測量。

5. 什麼是化學中的甘汞電極？

這是一種參比電極，包含元素汞和氯化汞。它通常存在於 pH計和電壓計中。因為它可以測量 pH 值和電壓。