Electrodos: Definición, tipos y funciones

¿Qué es un electrodo?

Veamos, ¿qué es un electrodo? Los electrodos son sustancias que normalmente se utilizan para hacer contacto eléctrico con una pieza no metálica. La palabra electrodo proviene de dos palabras griegas: elektron, que significa ámbar ; y hodos, que significa un camino. De ahí que el significado de la palabra electrodo sea una forma de viajar la electricidad. La definición de electrodo es la siguiente: el electrodo es un conductor eléctrico que transporta corriente eléctrica a las partes no metálicas de un circuito, como un electrolito, un semiconductor o un vacío.

La forma en que funcionan los electrodos es que permiten que la corriente fluya en un circuito al permitir que los electrones viajen del ánodo al cátodo, ya sea que la corriente se genere en una batería o en una celda electrolítica. Para fabricar electrodos, haga un polvo fino con dióxido de manganeso, hidróxido de potasio y grafito y presiónelos para formar tabletas para formar el cátodo. Para el ánodo de la batería, utilice un gel que sea principalmente polvo de zinc. Para fabricar una batería, separe el cátodo y el ánodo con una capa de papel, luego colóquelos en un recipiente y séllelo. Los metales se emplean en la fabricación de electrodos ya que son excelentes conductores de electricidad. Un ejemplo de electrodo activo es el electrodo de magnesio que participa en reacciones redox.

Carga catódica y anódica

Dependiendo del tipo de reacción química que ocurre en una celda electroquímica, los electrodos se clasifican en dos tipos, a saber, cátodo y ánodo. La carga del cátodo y del ánodo es negativa y positiva, respectivamente. El ánodo es un tipo de electrodo que atrae iones cargados negativamente llamados aniones. Los aniones se forman cuando los metales ganan uno o más electrones, por ejemplo, {eq}\mathrm{F^-} {/eq}, {eq}\mathrm{Cl^-} {/eq}, {eq}\mathrm{I ^-}{/eq}. Mientras que el cátodo es un tipo de electrodo que atrae iones cargados positivamente llamados cationes. Los cationes se forman cuando los metales pierden uno o más electrones, por ejemplo, {eq}\mathrm{Na^+} {/eq}, {eq}\mathrm{K^+} {/eq}, {eq}\mathrm{Pb ^{2+}} {/eq}. Por lo tanto, está claro que el ánodo y el cátodo reciben el nombre de los iones que atraen.

En los electrodos de una celda electroquímica se producen reacciones de reducción y oxidación (redox). Según el concepto electrónico, la oxidación se define como un proceso por el cual un átomo pierde uno o más electrones, y la reducción se define como un proceso por el cual un átomo gana uno o más electrones. El cátodo es el electrodo donde se produce la reducción y el ánodo es el electrodo donde se produce la oxidación.

Tipos de electrodos

En esta sección, cubramos los tipos de electrodos. Hay dos tipos de electrodos: electrodos activos y electrodos inertes.

El electrodo que participa activamente en la reacción química de la celda electroquímica se conoce como electrodo activo. Interviene en las reacciones que tienen lugar en el electrolito para conducir la electricidad. En los electrodos activos pueden ocurrir reacciones tanto de oxidación como de reducción. Los iones metálicos del electrodo activo se disolverán en la solución electrolítica. El intercambio iónico es el modo de conductancia eléctrica de los electrodos inactivos. Los electrodos activos se utilizan principalmente en galvanoplastia, que es el proceso de aplicar un metal a otro mediante una celda electroquímica. Ejemplos de electrodo activo son el electrodo de cobre y el electrodo de magnesio.

El electrodo que no participa activamente en la reacción química de la celda electroquímica se conoce como electrodo inerte. Sin embargo, en lugar de intercambiar iones con la solución, todavía se emplea para conducir electricidad mediante la transferencia de electrones. La reacción de oxidación y reducción no ocurre en los electrodos inertes, pero agregan o eliminan electrones en el proceso de conducción de electricidad. Los electrodos inertes se utilizan principalmente en electrólisis, que es un proceso en el que los compuestos iónicos se descomponen al pasar electricidad a través del compuesto. Ejemplos de electrodos inertes son el electrodo de platino y el electrodo de grafito.

¿Cómo funcionan los electrodos?

Podemos utilizar dos dispositivos eléctricos distintos como ejemplos para explicar cómo funcionan los electrodos: una batería y una celda electrolítica.

Batería

Una batería es una celda electroquímica, donde la energía liberada durante la reacción redox se convierte en energía eléctrica. Una batería tiene dos extremos terminales: cátodo y ánodo. Aquí, el cátodo está cargado positivamente y el ánodo está cargado negativamente. El electrolito químico, que puede ser líquido o polvo seco, separa el ánodo y el cátodo dentro de la batería. Cuando la batería está conectada a la lámpara y encendida, se producirán reacciones químicas dentro de la batería. El electrodo reacciona con el electrolito en el ánodo para producir iones y electrones positivos. Los iones positivos se disuelven en el electrolito, mientras que los electrones se acumulan en el ánodo ya que no pueden fluir a través del electrolito. Entonces, el camino más eficiente para que los electrones lleguen al cátodo es a través del circuito exterior, y en el camino los electrones encenderán la lámpara. Por tanto, durante la reacción, se produce una reducción en el cátodo y una oxidación en el ánodo.

Cuando se retira la batería, la fuente de energía que impulsa las reacciones químicas dentro de la batería ya no está disponible. Como resultado, la bombilla ya no se encenderá.

Cuando las reacciones químicas dentro de la batería producen demasiado gas, se pueden producir fugas y, con el tiempo, la batería puede romperse. Cuando una batería se deja en un dispositivo durante un período prolongado de tiempo, especialmente cuando no está en uso, las fugas son comunes.

Célula electrolítica

Ahora, tomemos el caso de una celda electrolítica. Una celda electrolítica se puede definir como un dispositivo electroquímico que se utiliza para convertir energía eléctrica en energía química. Los componentes principales de las celdas electrolíticas son el ánodo, el cátodo y el electrolito. El electrodo cargado positivamente, el ánodo, se define como el electrodo donde ocurre la oxidación, mientras que el electrodo cargado negativamente, el cátodo, se define como el electrodo donde ocurre la reducción. Los electrodos se sumergen en el electrolito, donde los iones flotan libremente.

Cuando una corriente eléctrica pasa a través del circuito, los electrones se mueven hacia el cátodo, lo que lo carga negativamente. Al mismo tiempo, también se extraen electrones del ánodo, lo que lo carga positivamente. La reacción de oxidación ocurre en el ánodo, liberando electrones que luego son atraídos hacia el cátodo cargado negativamente. Mientras tanto, se produce una reacción de reducción en el cátodo, que consume los electrones acumulados en el cátodo. Después de la reacción redox, los iones se convierten en átomos o moléculas neutras.

Resumen de la lección

El significado de la palabra electrodo es una forma de viajar la electricidad. El electrodo se define como un conductor eléctrico que transporta corriente eléctrica a las partes no metálicas de un circuito, como un electrolito, un semiconductor o un vacío. Dado que los metales son excelentes conductores de electricidad, se utilizan en la fabricación de electrodos.

Los electrodos se clasifican en dos tipos según el tipo de reacción química que se produce en una celda electroquímica: cátodo y ánodo. El ánodo cargado positivamente atraerá iones cargados negativamente llamados aniones y el cátodo cargado negativamente atraerá iones cargados positivamente llamados cationes. Ejemplos de aniones son {eq}\mathrm{F^-} {/eq}, {eq}\mathrm{Cl^-} {/eq}, {eq}\mathrm{I^-} {/eq}

y ejemplos de cationes son {eq}\mathrm{Na^+} {/eq}, {eq}\mathrm{K^+} {/eq}, {eq}\mathrm{Pb^{2+}} {/ ecuación}. El cátodo es el electrodo donde se produce la reducción y el ánodo es el electrodo donde se produce la oxidación.

Hay dos tipos de electrodos: electrodos activos y electrodos inertes. Los electrodos activos son aquellos que participan activamente en la reacción química de la celda electroquímica, mientras que los electrodos inertes son aquellos que no participan activamente en la reacción química de la celda electroquímica. El uso más común de electrodos activos y electrodos inertes es la galvanoplastia y la electrólisis, respectivamente.

En la batería, el ánodo es el electrodo negativo y el cátodo es el electrodo positivo, mientras que en el caso de una celda electrolítica, el ánodo es el electrodo positivo y el cátodo es el electrodo negativo. En ambos casos, el ánodo es el electrodo donde ocurre la media reacción de oxidación y el cátodo es el electrodo donde ocurre la media reacción de reducción. El electrón se mueve del ánodo al cátodo fuera del circuito en el caso de la batería, mientras que en el caso de una celda electrolítica, el electrón se mueve del ánodo al cátodo.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador