¿Cuáles son los electrodos?

Tipos de electrodos

Un electrodo es un conductor que se utiliza para entrar en contacto con una parte no metálica de un circuito[1]. Los electrodos se utilizan habitualmente en las células electroquímicas (véase la figura 1), en semiconductores como los diodos y en dispositivos médicos. El electrodo es el lugar donde se produce la transferencia de electrones.

Un electrodo se clasifica como cátodo o ánodo dependiendo del tipo de reacción química que se produzca. Si se produce una reacción de oxidación en un electrodo (la oxidación es la pérdida de electrones), el electrodo se clasifica como un ánodo. Si se produce una reacción de reducción en un electrodo (la reducción es la ganancia de electrones), entonces el electrodo se clasifica como cátodo[2] La corriente convencional, en algo parecido a una batería que se descarga, fluye hacia un dispositivo a través de su ánodo y sale del dispositivo a través del cátodo[3].

Se puede distinguir entre electrodos activos y electrodos inertes. Por ejemplo, un electrodo de magnesio suele ser un electrodo activo porque participa en la reacción de oxidación-reducción (abreviada como «redox»). Un electrodo de platino suele ser un electrodo inerte porque no participa en la reacción de oxidación-reducción. Un electrodo inerte no es químicamente reactivo y sólo está presente para que la corriente pueda circular por la célula electroquímica[2].

Electrodo positivo

Se han realizado importantes avances en el campo de las baterías recargables (a veces denominadas células secundarias) y gran parte de este trabajo puede atribuirse al desarrollo de los vehículos eléctricos. Este trabajo contribuyó a que se concediera el Premio Nobel de Química 2019 por el desarrollo de las baterías de iones de litio. En consecuencia, los términos ánodo, cátodo, positivo y negativo han ganado cada vez más visibilidad.

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Los artículos sobre los nuevos electrodos de las baterías suelen utilizar los nombres de ánodo y cátodo sin especificar si la batería se está descargando o cargando. Los términos ánodo, cátodo, positivo y negativo no son sinónimos, a veces pueden confundirse, lo que puede dar lugar a errores.

Los dos electrodos de una pila o acumulador tienen potenciales diferentes. El electrodo con el potencial más alto se denomina positivo, el electrodo con el potencial más bajo se denomina negativo. La fuerza electromotriz, emf en V, de la pila es la diferencia entre los potenciales de los electrodos positivo y negativo cuando la pila no está funcionando.

Electrodos de soldadura

La electricidad es esencial para la vida y para gran parte de lo que ocurre en el cosmos. Pero este flujo de electrones no se produce en cualquier lugar y en todas partes. Fluye en forma de corriente y a lo largo de caminos. Los metales ofrecen un gran camino. Por eso los científicos se refieren a los metales como conductores: Conducen la electricidad. Pero para mover la electricidad a través de materiales no metálicos, los científicos necesitan un electrolito. Se trata de una sustancia que contiene iones -partículas cargadas- que permiten que la corriente fluya.

Los electrodos suelen ser de metal. A veces son de grafito. Pero sea cual sea su composición, los electrodos deben ser conductores. Estos electrodos son las piezas clave de lo que los científicos llaman célula electroquímica.

Estas células hacen una de estas dos cosas. Un tipo genera electricidad a partir de reacciones químicas que se producen de forma natural. Se trata de una pila. Los químicos llaman a estas reacciones espontáneas. El segundo tipo de célula utiliza la electricidad para forzar que se produzcan reacciones químicas que, de otro modo, no estarían dispuestas. Esto se conoce como célula de electrólisis. Sus reacciones no son espontáneas. Un ejemplo común de electrólisis es el uso de energía para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

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Tipos de electrodos de soldadura

El carbono es un buen conductor, un requisito clave para el éxito de la electrólisis. Cuando se utiliza un electrodo de carbono (normalmente en forma de grafito), el número de electrones que se mueven libremente dentro de la estructura del elemento da como resultado un material altamente conductor. Además, el carbono es relativamente barato de adquirir, es estable incluso a altas temperaturas y es un material resistente y duradero.

Los electrodos de carbono se utilizan en la electrólisis debido a su competencia como conductor y al número de electrones libres que tienen disponibles para la transferencia. El carbono no sólo es un conductor eficiente, sino que también tiene un punto de fusión muy alto. Esto significa que puede utilizarse para facilitar una amplia gama de reacciones diferentes. Otras ventajas del uso del carbono son su coste relativamente bajo, su longevidad y su facilidad de obtención.

En una solución de electrólisis hay dos electrodos: el positivo y el negativo. La reacción que se produce en cada electrodo es diferente. Cuando el compuesto a electrolizar está en solución con la corriente eléctrica que lo atraviesa, los componentes del compuesto se ionizan (se separan en iones con carga positiva y negativa). Los iones con carga positiva (metales e hidrógeno), son atraídos hacia el electrodo negativo (el cátodo), donde reciben electrones (proceso conocido como oxidación). Los iones con carga negativa son atraídos hacia el ánodo (el electrodo con carga positiva), donde ceden electrones (reducción).