Un electrodo es un conductor que pasa una corriente eléctrica de un medio a otro, generalmente de una fuente de energía a un dispositivo o material. Puede tomar varias formas diferentes, incluido un alambre, una placa o una varilla, y generalmente está hecho de metal, como cobre, plata, plomo o zinc, pero también puede estar hecho de una sustancia no metálica. que conduce la electricidad, como el grafito. Los electrodos se utilizan en soldadura, galvanoplastia, baterías, medicina y en la industria para procesos que involucran electrólisis.
Ánodos y cátodos
En el caso de una corriente continua (CC), los electrodos vienen en pares y se conocen como ánodos y cátodos. Para una batería u otra fuente de CC, el cátodo se define como el electrodo del que sale la corriente y el ánodo como el punto por donde regresa. Por razones históricas más que científicas, la electricidad en un circuito se describe, por convención, como viajando de positivo a negativo, de modo que se ve como un flujo de carga positiva desde el cátodo hacia el ánodo. Sin embargo, una corriente eléctrica consiste en un flujo de pequeñas partículas cargadas negativamente llamadas electrones, por lo que este flujo es en realidad en la dirección opuesta. En este contexto, probablemente sea mejor pensar simplemente en términos de terminales positivos y negativos.
Dentro de una batería, o celda electroquímica, los electrodos están hechos de diferentes materiales, uno de los cuales cede electrones más fácilmente que el otro. Se mantienen en contacto con una sustancia química conductora que puede dividirse en iones cargados positiva y negativamente. Cuando se completa un circuito, en otras palabras, cuando la batería está conectada a un dispositivo eléctrico, como una bombilla, se produce una reacción redox dentro de la celda. Esto significa que el químico conductor gana electrones en un electrodo, un proceso conocido como reducción, y los pierde en el otro, un proceso llamado oxidación, con el resultado de que los electrones fluyen como una corriente alrededor del circuito. La reducción siempre tiene lugar en el cátodo y la oxidación en el ánodo.
En una batería recargable, este proceso se invierte mientras la batería se está cargando. Se utiliza una corriente eléctrica de otra fuente para impulsar una reacción redox en la dirección opuesta, lo que significa que el ánodo se convierte en cátodo y viceversa. Sigue siendo cierto que la reducción tiene lugar en el cátodo y la oxidación en el ánodo, pero la dirección de la corriente se invierte, por lo que qué electrodo es negativo y cuál es positivo depende de si la batería está suministrando corriente o recargándose. A veces, las celdas están conectadas entre sí por un electrodo, que actúa como ánodo para una celda y cátodo para la otra. Esto se conoce como electrodo bipolar.
En el caso de una corriente alterna (CA), no hay distinción entre ánodo y cátodo. Esto se debe a que la corriente cambia constantemente de dirección, muchas veces por segundo. Por lo tanto, un electrodo que utiliza este tipo de corriente cambiaría constantemente entre negativo y positivo.
Electrólisis
En este proceso, una corriente continua fluye a través de un medio líquido conductor desde un cátodo a un ánodo, lo que permite que tengan lugar los procesos de reducción y oxidación. Esta es una forma muy útil de producir ciertos productos químicos y, en particular, aislar elementos químicos de sus compuestos. En el caso de algunos elementos muy reactivos, es la única forma práctica de hacerlo.
Para obtener un elemento dado, se puede electrolizar un compuesto iónico de ese elemento. Un ejemplo es la producción de sodio metálico a partir de sal fundida o cloruro de sodio. Cuando la corriente fluye, los iones de sodio cargados positivamente son atraídos hacia el electrodo negativo, o cátodo, donde ganan electrones, formando sodio metálico. Los iones de cloruro cargados negativamente son atraídos hacia el ánodo, donde pierden electrones, formando cloro gaseoso, que también se recolecta como subproducto.
galvanoplastia
En este proceso, un objeto metálico se recubre con otro metal para mejorar su resistencia a la corrosión o su apariencia. El objeto a recubrir forma el cátodo en un proceso de electrólisis al ser sumergido en una solución de un compuesto soluble del metal que formará el recubrimiento, con el ánodo también hecho de este metal. Cuando fluye la corriente, los iones metálicos positivos de la solución son atraídos hacia el cátodo y forman un depósito sobre él. A medida que los iones en solución se agotan, son reemplazados por iones que se forman a partir del ánodo. A veces, el ánodo está hecho de un material diferente que no se agota; en este método, los iones metálicos deben reemplazarse rellenando la solución.
Otros usos
Los electrodos se utilizan en la soldadura por arco, una técnica para unir dos piezas de metal utilizando una gran corriente eléctrica. Un electrodo consumible se funde y proporciona el material que une los metales. El tipo no consumible está hecho de un material con un punto de fusión muy alto, como el tungsteno, y simplemente proporciona el calor para fundir otro material que forma la unión. En medicina, los electrodos pueden usarse en una emergencia para aplicar una corriente eléctrica al corazón en una técnica conocida como desfibrilación. También se utilizan para registrar la actividad eléctrica en el cerebro durante un electroencefalograma (EEG).