在电解池中，阴极和阳极的功能严格由其表面发生的化学反应以及它们与外部电源的连接来定义。 阴极作为还原发生的场所，接收电子以中和带正电的离子。阳极作为氧化发生的场所，收集带负电的离子释放的电子。
核心见解：无论电池类型或极性如何，电化学的定义规则是不可改变的：氧化始终发生在阳极，还原始终发生在阴极。
化学定义：氧化和还原
定义这些电极最准确的方法是根据它们所促进的特定“半反应”。无论物理设置如何，此定义都成立。
阴极功能
阴极是还原发生的场所。在电解质中，带正电的离子（称为阳离子）迁移到该电极。
到达阴极后，这些阳离子获得外部电路提供的电子。获得电子会降低其氧化态，通常会导致纯金属沉积或氢气释放。
阳极功能
阳极是氧化发生的场所。带负电的离子（称为阴离子）迁移到该电极。
在阳极，这些阴离子失去（沉积）电子。然后，这些释放的电子离开电池并通过外部导线传输，从而有效地闭合了电路。
电气定义：极性和流动
在电解池中，反应是非自发的，这意味着它需要外部能量（如电池）来强制反应发生。这决定了电极的极性。
阳极是正极
阳极连接到外部电池或电源的正极。
由于其带正电，它会吸引溶液中的阴离子（带负电的离子）。电池将电子从阳极吸走，维持其正电势并促进氧化。
阴极是负极
阴极连接到外部电源的负极。
电源将电子泵入该电极，使其带负电。这种负电荷吸引电解质中的阳离子（带正电的离子）以促进还原。
理解权衡：常见陷阱
混淆经常出现，因为电极极性在电解池（由电源驱动）和原电池（产生电源，如标准电池）之间会发生变化。区分这两者以避免接线错误至关重要。
极性反转
在原电池中，阳极是负极，阴极是正极。然而，在本文讨论的电解池中，情况相反：阳极是正极，阴极是负极。
切勿仅凭导线颜色来判断极性；务必验证电流来源。
“红猫”常数
尽管存在上述极性翻转，但化学定义从未改变。
一个有用的助记符可以避免混淆，即“Red Cat An Ox”：Reduction（还原）始终发生在Cathode（阴极），而Anode（阳极）始终是Oxidation（氧化）。依赖此规则比仅依赖正负号更安全。
确定适合您目标的正确设置
在设计或分析电化学系统时，请使用以下指南来确保电极按预期运行：
- 如果您的主要重点是电镀金属（还原）：将您希望电镀的物体连接到负极；这将使其成为阴极。
- 如果您的主要重点是产生气体或溶解金属（氧化）：将需要发生此操作的电极连接到正极；这将使其成为阳极。
- 如果您正在分析未知图表：查看电子流动的方向；电子始终通过导线从阳极流向阴极。
通过将您的理解锚定在电子的移动——从它们被释放的阳极到它们被消耗的阴极——您可以确保对电解过程的准确控制。
总结表：
| 特征 | 阴极 | 阳极 |
|---|---|---|
| 化学过程 | 还原（获得电子） | 氧化（失去电子） |
| 离子吸引 | 阳离子（+）迁移到此处 | 阴离子（-）迁移到此处 |
| 电气极性 | 负极（-）端子 | 正极（+）端子 |
| 电子流 | 流入电极 | 流出电极 |
| 常见结果 | 金属电镀/气体释放 | 金属溶解/气体产生 |
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