Principal diferença - ânodo vs. cátodo

Os termos cátodo e ânodo são usados ​​para se referir aos terminais de um dispositivo elétrico polarizado. o principal diferença entre ânodo e cátodo é que, em geral, ânodo é o terminal onde a corrente (convencional) flui para um dispositivo de fora, enquanto cátodo é o terminal onde a corrente (convencional) flui para fora do dispositivo. Porém, o uso não é rigorosamente seguido em alguns casos, pois quando um dispositivo pode sofrer um processo reversível, o mesmo terminal que era chamado de “ânodo” pode agora ser chamado de “cátodo”. Sem dúvida, isso pode causar confusão e é aconselhável adaptar-se ao uso geral no campo específico. Neste artigo, veremos vários cenários em que esses termos são usados ​​e exploraremos seu uso em termos dos processos que ocorrem nesses dispositivos.

O que é um ânodo

Ânodo é o terminal onde a corrente (convencional) flui de fora para um dispositivo. Isso significa que elétrons fluem para fora do dispositivo no ânodo.

O que é um cátodo

Catodo é o terminal onde a corrente (convencional) flui de um dispositivo. Isso significa que elétrons fluem para este terminal de fora.

Células Galvânicas / Voltaicas

A configuração de uma célula galvânica é mostrada abaixo:

Uma célula galvânica

Em uma célula galvânica, um dos eletrodos tem um potencial de redução mais alto do que o outro. O eletrodo com um potencial de redução mais alto tem uma capacidade mais forte de ganhar elétrons, de modo que os elétrons fluem para ele vindos do outro eletrodo. Na célula desenhada acima, o cobre tem um potencial de redução maior do que o zinco, por isso retira elétrons do eletrodo de zinco. Isso acompanha duas reações. No eletrodo de zinco, o zinco se dissocia em Zn²⁺ íons e elétrons. Em outras palavras, o zinco está sendo oxidado (ele perde elétrons).

Os elétrons perdidos pelo fluxo de zinco através dos fios para o eletrodo de cobre. Aqui, os elétrons que chegam combinam com Cu²⁺ íons e formar átomos de cobre. O cobre está sendo reduzido (ganha elétrons):

Aqui, os elétrons fluem “para fora do dispositivo” do terminal de zinco, então a corrente convencional está fluindo para o dispositivo aqui. Isso torna o terminal de zinco o ânodo. A corrente convencional flui para fora do dispositivo no terminal de cobre, de modo que o cobre é o cátodo. Sempre que um dispositivo funciona com reações redox, o terminal onde ocorre a oxidação é o ânodo, e o eletrodo onde ocorre a redução é o cátodo. Isso está de acordo com a descrição acima: o zinco (o ânodo) se oxida e o cobre (o cátodo) se reduz.

Células Eletrolíticas

Em células eletrolíticas, uma fonte de alimentação é usada para criar uma corrente em um líquido contendo íons. Por exemplo, veremos o que acontece quando dois eletrodos são colocados em uma amostra de cloreto de sódio fundido (NaCl ou sal comum).

Eletrólise de cloreto de sódio fundido

O eletrodo conectado ao terminal positivo da bateria atrai o

ânions. Aqui, esses íons liberam seus elétrons, formando o gás cloro.

No eletrodo conectado ao terminal negativo, os íons de sódio positivos ganham elétrons, formando átomos de sódio:

Aqui, o terminal que puxa a corrente para o dispositivo é o eletrodo conectado ao terminal positivo da bateria. Portanto, este é o ânodo.

os íons perdem seus elétrons aqui, então isso é consistente com a ideia de que a oxidação acontece no ânodo. O sódio se forma no outro eletrodo onde

os íons são reduzidos. A corrente flui para fora do dispositivo a partir deste terminal. Portanto, este terminal forma o cátodo.

Os dois exemplos acima devem esclarecer que os termos ânodo e cátodo não se referem a um potencial específico, mas sim como a corrente flui na configuração. Por exemplo, o eletrodo “positivo” na célula galvânica é seu “cátodo”, mas o eletrodo “positivo” no caso de eletrólise é seu “ânodo”.

Diferença entre ânodo e cátodo

Os nomes “ânodo” e “cátodo” podem ser atribuídos a um terminal, dependendo se a corrente flui para esse terminal de fora ou se a corrente flui do terminal para o exterior. No entanto, como a forma como as correntes fluem em diferentes situações pode ser radicalmente diferente, traduzir o uso desses termos de uma situação para outra pode ser confuso. Portanto, pode ser necessário examinar primeiro a situação para usar a terminologia de maneira adequada. Se possível, termos alternativos e menos ambíguos devem ser usados ​​(dependendo da situação). Discutimos dois exemplos particulares de eletroquímica, mas os termos “ânodo” e “cátodo” também são usados ​​em muitos outros campos. Mais alguns exemplos são mencionados na seção de resumo abaixo.

Direção do fluxo atual:

Geralmente, a corrente flui para o ânodo de fora.

Cátodo fornece corrente para fora do dispositivo. Isso significa que fora do dispositivo, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo.

Reacção redox:

Em dispositivos que dependem de reações redox, a oxidação ocorre no ânodos.

Considerando que a redução ocorre em cátodos.

Em células galvânicas e células eletrolíticas:

Em células galvânicas e células eletrolíticas, o cátodo atrai cátions e os oxida.

o ânodo atrai ânions e os reduz.

Na eletrólise:

o ânodo forma o terminal positivo na eletrólise

Enquanto o cátodo forma o terminal negativo na célula galvânica.

Em pistolas de elétrons e tubos de raios-X:

Em canhões de elétrons e tubos de raios-X, a parte que emite elétrons para o dispositivo forma o cátodo.

Dentro do dispositivo, o ânodo coleta os elétrons.

Quando diodos normais são conectados em polarização direta, o ânodo é o lado p, que é o lado conectado ao lado positivo da bateria (ela retira corrente da célula). Da mesma forma, o cátodo forma o lado n.

Embora os nomes dos terminais devam ser invertidos quando a corrente flui em polarização reversa em um diodo Zener, o lado p ainda é conhecido como "ânodo”Embora tecnicamente dê corrente para o exterior. Esta é uma exceção notável, e destaca porque os termos “ânodo” e “cátodo” devem ser evitados, quando possível (neste caso, é melhor referir-se aos lados como lado p e lado n).

Outra fonte de confusão ocorre quando os fabricantes de baterias rotulam o terminal negativo de uma bateria recarregável como o “ânodo“. Quando a bateria está descarregando, a terminologia funciona. Porém, quando a bateria está sendo carregada, tecnicamente, a terminologia também deve ser invertida.

Referências:

Denker, J. (2004). Como definir ânodo e cátodo. Obtido em 1 de outubro de 2015 em Welcome to Av8n.com

Cortesia de imagem:

“Diagrama da célula galvânica” pelo padrão de Ohio (transferido de en.wikipedia; transferido para Commons pelo usuário: Burpelson AFB usando CommonsHelper) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons