第34週 電子の動きに着目すれば迷わない!アノードとカソードの覚え方

 
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かぼちゃ
かぼちゃ。特許翻訳者を目指すパート主婦。 東海地方在住、38歳。 家族構成:夫、子ども(8歳)、子ども(1歳)。 レバレッジ特許翻訳講座第7期生。 「技術理解なくして翻訳できるか!」の精神のもと、化学・物理を基礎から勉強中。学生時代に苦手だった化学を「面白い!」と思えるようになったのは、電子に注目するようになってから。そんな視点でまとめた化学の記事と、学習記録のブログです。

間違えやすいことでおなじみの「正極と負極」、「陽極と陰極」、「アノードとカソード」。

学生さんはもちろん、その道の専門家でもうっかり間違えることがあり、

何なら解説サイトでも間違っていることがあります。

しかし、電子の動きに着目すれば迷うことはありません。

私なりの手順をまとめましたので、良かったら参考にして下さい。

手順
1 電池の図を描く

2 1の電池を電気分解の図に組み込む

3 電子が上る方がアノード、電子が下る方がカソード

 

1 ボルタ電池の図を描く

電極はZnとCu、溶液はH2SO4です。

イオン化傾向を確認すると、Zn>Cuとなっています。

Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H2) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

これより、Znの方がイオンになりやすいため、Znをイオンにしてしまいます。

Zn→Zn2++2e

このときZnが失った電子は導線の方へ移動するので、図のように上に向かう電子の動きを書いておきます。

電子を失うことを「酸化」というのでした。よって、Zn電極で起きているのは酸化です。

 

次に、導線を通ってきた電子はCu電極へ到達します。

その電子を水溶液中のH+が受け取ってH2になるので、反応式は次のようになります。

2H++2e→H2

還元とは電子を得ること。よって、Cu電極表面で起きているのは還元です。

(※Cuは反応に加わらないことに注意)

ここでも図のように下向きの電子の動きを書いておきます。

 

電極は、電位の高い方が正極で、低い方が負極になります。

よって、Cuが正極、Znが負極です。

すると「負極=電子が流れ出す電極、正極=電子が流れ込む電極」ということがわかりますよね。

これを覚えておきます。

 

2 電気分解の図に1を組み込む

電気分解の2つの電極の間に1の電池を組み込みます。

つまり正極と負極を描き入れます。どちらが正極でもいいです。

ここで思い出して欲しいのが、「正極=電子が流れ込む電極」ということ。

これより、正極に電子が流れ込むように電子の動きを上に向かって描きます。

一方、「負極=電子が流れ出す電極」でした。

これより負極から下に向かって電子の動きを描きます。

 

電池の電極は「正極、負極」でしたが、電気分解の電極は「陽極、陰極」です。

正極につながっている方を陽極、負極につながっている方を陰極とします。

正と陽はどちらも+のイメージ、負と陰はどちらも-のイメージを持つと覚えやすいです。

 

3 電子が上る方がアノード、電子が下る方がカソード

ここで語源の話をします。

「アノード」という語は、ギリシア語の「Anodos」に由来します。

「An」の意はprogress upward、「odos」の意はthe way。

つまり「上の方へ進む道」→「上り口」となります。

上の2つの図をみると、電子が上るのは、電池では負極、電気分解では陽極ですよね。

これより、アノードとは、電池の負極と電気分解の陽極のことになります。

 

「カソード」という語の由来は「Cathodos」、同じくギリシア語です。

「Cath」の意はdownward、「odos」の意はthe way。

つまり「下の方へ進む道」→「下り口」となります。

再び図を見ると、電子が下るのは、電池では正極、電気分解では陰極ですよね。

これより、カソードとは、電池の正極と電気分解の陰極のことになります。

 

私は「カソード→下層ど→下向き」と連想して覚えました。

また「カソード=カンゲン」と覚えておけば、どちらの極で還元が起こっているかも一発で分かりますね。

 放電と充電でアノードとカソードが入れ替わる二次電池も、この方法で考えれば間違えることはないと思います。

 

以上、アノードとカソードについての私のまとめをご紹介しました。

化学では電子の動きに着目すると、いろんなことがシンプルに見えてきますね。

 

今週の勉強時間40.5h 累計753.25h

勉強内容

化学 V142~490(マンガン乾電池、SI単位、電気素量・クーロン・アンペア・ファラデー定数の関係、電気分解(電池との違い、水の電気分解、海水の電気分解、希酸、希アルカリ、中性溶液の電気分解の反応式まとめ))

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