Un electrod este un conductor care trece un curent electric de la un mediu la altul, de obicei de la o sursă de energie la un dispozitiv sau material. Poate lua o serie de forme diferite, inclusiv un fir, o placă sau o tijă, și este cel mai frecvent realizat din metal, cum ar fi cupru, argint, plumb sau zinc, dar poate fi, de asemenea, realizat dintr-o substanță nemetală. care conduce electricitatea, cum ar fi grafitul. Electrozii sunt utilizați în sudare, galvanizare, baterii, medicină și în industrie pentru procese care implică electroliză.
Anozi și catozi
În cazul unui curent continuu (DC), electrozii vin în perechi și sunt cunoscuți ca anozi și catozi. Pentru o baterie sau o altă sursă de curent continuu, catodul este definit ca electrodul din care pleacă curentul, iar anodul ca punctul în care se întoarce. Din motive care sunt mai degrabă istorice decât științifice, electricitatea dintr-un circuit este, prin convenție, descrisă ca călătorind de la pozitiv la negativ, astfel încât este văzută ca un flux de sarcină pozitivă din catod și în anod. Curentul electric, totuși, constă dintr-un flux de particule minuscule încărcate negativ numite electroni, astfel încât acest flux este de fapt în direcția opusă. În acest context, probabil că este mai bine să gândim pur și simplu în termeni de terminale pozitive și negative.
În interiorul unei baterii, sau al unei celule electrochimice, electrozii sunt fabricați din diferite materiale, dintre care unul renunță la electroni mai ușor decât celălalt. Ele sunt ținute în contact cu o substanță chimică conducătoare care se poate diviza în ioni încărcați pozitiv și negativ. Când un circuit este finalizat, cu alte cuvinte, când bateria este conectată la un dispozitiv electric, cum ar fi un bec, are loc o reacție redox în interiorul celulei. Aceasta înseamnă că substanța chimică conducătoare câștigă electroni la un electrod – un proces cunoscut sub numele de reducere – și îi pierde la celălalt – un proces numit oxidare – cu rezultatul că electronii curg ca un curent în jurul circuitului. Reducerea are loc întotdeauna la catod, iar oxidarea la anod.
Într-o baterie reîncărcabilă, acest proces este inversat în timp ce bateria se încarcă. Un curent electric dintr-o altă sursă este folosit pentru a alimenta o reacție redox în direcția opusă, ceea ce înseamnă că anodul devine catod și invers. Este încă cazul că reducerea are loc la catod și oxidarea la anod, dar direcția curentului este inversată, deci care electrod este negativ și care este pozitiv depinde dacă bateria furnizează curent sau se reîncarcă. Uneori celulele sunt conectate între ele printr-un electrod, care acționează ca anod pentru o celulă și catod pentru cealaltă. Acesta este cunoscut sub numele de electrod bipolar.
În cazul unui curent alternativ (AC), nu există nicio distincție între anod și catod. Acest lucru se datorează faptului că curentul inversează în mod constant direcția, de multe ori pe secundă. Un electrod care folosește acest tip de curent ar comuta în mod constant între negativ și pozitiv.
Electroliză
În acest proces, un curent continuu curge printr-un mediu lichid conductor de la un catod la un anod, permițând să aibă loc procese de reducere și oxidare. Aceasta este o modalitate foarte utilă de a produce anumite substanțe chimice și, în special, de a izola elementele chimice din compușii lor. În cazul unor elemente foarte reactive, este singurul mod practic de a face acest lucru.
Pentru a obține un element dat, un compus ionic al acelui element poate fi electrolizat. Un exemplu este producerea de sodiu metalic din sare topită sau clorură de sodiu. Când curge curentul, ionii de sodiu încărcați pozitiv sunt atrași de electrodul negativ, sau catod, unde câștigă electroni, formând sodiu metal. Ionii de clorură încărcați negativ sunt atrași de anod, unde pierd electroni, formând clor gazos, care este, de asemenea, colectat ca produs secundar.
electrolitica
În acest proces, un obiect metalic este acoperit cu un alt metal pentru a-și îmbunătăți rezistența la coroziune sau aspectul. Obiectul de acoperit formează catodul într-un proces de electroliză prin scufundarea într-o soluție dintr-un compus solubil al metalului care va forma acoperirea, anodul fiind tot din acest metal. Când curge curentul, ionii metalici pozitivi din soluție sunt atrași de catod și formează un depozit pe acesta. Pe măsură ce ionii din soluție sunt epuizați, aceștia sunt înlocuiți cu ioni care se formează din anod. Uneori, anodul este realizat dintr-un material diferit care nu este consumat; în această metodă, ionii metalici trebuie înlocuiți prin completarea cu soluție.
Alte utilizări
Electrozii sunt folosiți în sudarea cu arc, o tehnică de îmbinare a două bucăți de metal folosind un curent electric mare. Un electrod consumabil se topește și furnizează materialul care unește metalele. Tipul neconsumabil este realizat dintr-un material cu un punct de topire foarte ridicat, cum ar fi wolfram, și pur și simplu asigură căldura pentru a topi un alt material care formează îmbinarea. În medicină, electrozii pot fi utilizați în caz de urgență pentru a aplica un curent electric la inimă într-o tehnică cunoscută sub numele de defibrilare. Ele sunt, de asemenea, folosite pentru a înregistra activitatea electrică a creierului în timpul unei electroencefalograme (EEG).