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Ánodo: Definición, funciones y ejemplos

Publicado el 12 abril, 2024

¿Qué es un ánodo?

Cuando un dispositivo, como una bombilla, se conecta a una batería, se crea un circuito eléctrico. El dispositivo funciona mediante el flujo de electrones a través del circuito, comenzando y terminando en los terminales de la batería. Los electrones son partículas cargadas negativamente que son uno de los componentes básicos de todos los átomos. Mientras que los protones cargados positivamente están anclados en los núcleos atómicos, los electrones tienen libertad de movimiento. El movimiento de los electrones se conoce como corriente eléctrica y aprovechar este flujo es lo que potencia toda la tecnología moderna.

Las baterías son ejemplos de celdas electroquímicas, dispositivos que generan corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química espontánea. Para crear un circuito, las celdas se conectan a conductores mediante electrodos, que son puntos donde los electrones pueden salir o regresar a la celda. Los conductores incluyen los propios dispositivos, así como los cables que los conectan, y están hechos de metales que permiten un fácil flujo de electrones. ¿Qué es un ánodo? El electrodo por donde la corriente entra a la celda se llama ánodo y el electrodo por donde la corriente sale de la celda se llama cátodo.

Los términos “ánodo” y “cátodo” fueron acuñados en 1834 y se basan en las palabras griegas anodos y kathodos, que significan “ascenso” y “descenso”. Los nombres se eligieron en una época en la que aún no se sabía que la corriente era causada por el movimiento de los electrones, algo que se demostró experimentalmente recién en 1897. El cátodo y el ánodo de una batería están etiquetados con un signo positivo y negativo, respectivamente, y cuando la batería está proporcionando energía, los electrones cargados negativamente abandonan el ánodo y fluyen hacia el circuito.

Ánodo versus cátodo

Las definiciones de cátodo y ánodo se explican como los puntos donde la corriente sale y regresa a una celda u otro dispositivo. Las baterías modernas se basan en los mismos principios que las primeras pilas galvánicas, también conocidas como pilas voltaicas. Tal como se diseñaron originalmente, los electrodos de cobre y zinc se sumergen en soluciones de sulfato, llamadas electrolitos. Se crea un circuito conectando directamente los electrodos y un puente salino conductor entre las soluciones. En la reacción química resultante, los átomos neutros de zinc se oxidan y se convierten en iones cargados positivamente, mientras que los iones de cobre cargados positivamente se reducen y se vuelven neutros.

El cátodo es el electrodo donde se produce la reducción y el ánodo es el lugar donde se produce la oxidación. En el ánodo, los átomos de zinc pierden algunos de sus electrones negativos y se convierten en iones positivos en la solución electrolítica. Estos electrones pueden fluir libremente a lo largo del conductor hasta el cátodo. donde son readquiridos por iones de cobre en el electrolito. Esta reacción ocurre espontáneamente y el flujo de electrones del ánodo al cátodo crea una corriente eléctrica.

Diagrama de una celda galvánica.

Papel de los ánodos en los circuitos eléctricos

La electricidad resulta del movimiento de electrones cargados negativamente, pero según la convención, la corriente eléctrica se describe como si fuera el flujo de cargas positivas. Esto significa que se considera que la corriente fluye desde el cátodo de una celda, etiquetado como terminal positivo, hasta el ánodo, etiquetado como terminal negativo, aunque esto es en realidad exactamente lo opuesto al movimiento real de los propios electrones. La dirección del flujo de corriente se puede recordar con el mnemotécnico ACID, que significa “corriente de ánodo en el dispositivo”. Observe que el significado del ánodo no se expresa en términos de polaridad positiva o negativa. Un ejemplo en la siguiente sección mostrará por qué es así.

Así como el movimiento de objetos masivos está afectado por el campo gravitacional de la Tierra, el movimiento de partículas cargadas, como electrones e iones, está sujeto a campos eléctricos. El movimiento constante de electrones a través de un conductor que crea electricidad se debe a la presencia de un campo creado por una fuente, como una celda o batería.

La interacción entre la fuente y los cables conductores de un circuito eléctrico es muy parecida a la de una bomba que empuja agua a través de una serie de tuberías estrechas. La fuerza de la “bomba” es su fuerza electromotriz o EMF. Esto está determinado por la capacidad de la fuente para convertir la energía química de la reacción de oxidación/reducción en energía eléctrica, y su unidad de medida es el voltio. El diagrama de la celda galvánica ilustra una configuración para medir la FEM de la celda conectando un voltímetro al circuito.

Símbolo utilizado para representar celdas y baterías en diagramas de circuitos.

Ejemplos de ánodos

A continuación se muestran varias aplicaciones de ánodos y cátodos en el mundo real:

  • Las baterías modernas combinan múltiples celdas galvánicas para proporcionar una mayor fuerza electromotriz que puede alimentar dispositivos eléctricos. Por ejemplo, una batería estándar de 9 voltios se compone de seis celdas de 1,5 voltios. Los electrodos pueden estar fabricados de diversos materiales. Las baterías de Ni/Cad tienen un ánodo de níquel y un cátodo de cadmio. Cuando se usa en un circuito, la corriente fluye desde el cátodo positivo y regresa al ánodo negativo, como se describió anteriormente.

  • Las baterías recargables funcionan de la misma manera que las baterías normales cuando se descargan. Sin embargo, al recargar, la batería se conecta a una fuente externa que invierte el sentido del circuito. La corriente pasa por el terminal positivo, convirtiéndolo en el ánodo (de acuerdo con la regla ACID), y sale del cátodo negativo. Esta inversión deshará la reacción química que proporciona energía a la batería, permitiendo que se descargue nuevamente en el futuro.
  • Los “ánodos de sacrificio” son dispositivos que se utilizan para proteger un barco o embarcación de la corrosión en agua salada. Un ánodo de zinc está conectado al casco de hierro o acero, que desempeñará el papel de cátodo en una celda. El ánodo se oxida en el agua, mientras que el cátodo no, protegiendo así el casco de esta dañina reacción química.

Resumen de la lección

La electricidad resulta del movimiento de electrones a través de un circuito eléctrico . La energía para un circuito puede ser proporcionada por celdas electroquímicas, que forman las baterías modernas. La fuerza electromotriz de la fuente da como resultado un flujo de electrones en el circuito. Esta corriente eléctrica resulta de los campos eléctricos dentro de los conductores del circuito, que incluyen dispositivos conectados y cables entre ellos.

Las fuentes están conectadas a circuitos en dos puntos, llamados electrodos. El punto donde la corriente sale de la fuente se llama cátodo, mientras que el punto donde la corriente regresa a la fuente se llama ánodo. La dirección de la corriente se puede recordar con el mnemotécnico ACID, que significa “corriente de ánodo en el dispositivo”. Por convención, se etiqueta que la corriente fluye de positivo a negativo, aunque el movimiento de los electrones cargados negativamente es en la dirección opuesta. Para una fuente que proporciona energía, la corriente fluye desde el cátodo al ánodo, por lo que estos son los terminales positivo y negativo, respectivamente. La corriente es el resultado de una reacción química entre los electrodos y una solución electrolítica. La oxidación ocurre en el ánodo y la reducción en el cátodo.

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