Diferencia entre cátodo y ánodo (con tabla)

Los cátodos y ánodos son dos tipos de electrodos dentro de una celda eléctrica que denotan el punto donde la electricidad ingresa a la celda y de donde sale.

Cátodo vs ánodo

La diferencia entre ánodo y cátodo es que los electrones se alejarán del ánodo, mientras que se moverán hacia el cátodo de la celda.

Las ubicaciones del cátodo y el ánodo no están fijas dentro de una celda y pueden cambiar dependiendo de lo que esté sucediendo en un momento dado. Por ejemplo, al recargar una batería recargable.

Los ánodos y cátodos en el contexto de una batería pueden ser confusos, ya que el etiquetado de los lados positivo y negativo de la batería a menudo no coincide con sus respectivas cargas.


 

Tabla de comparación entre cátodo y ánodo (en forma tabular)

Parámetro de comparaciónCátodoÁnodo
Movimiento de electronesFluye hacia el cátodoFluye fuera del ánodo
Carga netaNegativo (celdas electrolíticas), positivo (celdas galvánicas)Positivo (celdas electrolíticas), negativo (celdas galvánicas)
AtraeCationesAniones
Reacción teniendo lugarReducciónOxidación
Que sucede al cargarCreación de electronesConsumo de electrones

 

¿Qué es cátodo?

Un cátodo se refiere a un electrodo dentro de una celda eléctrica (ya sea galvánica o electrolítica), que tiene un flujo de electrones cargados negativamente que ingresan.

Casi siempre se hace referencia al cátodo como electrodo positivo, a pesar de que en realidad tiene una carga neta negativa.

Esto se debe a que ha habido un aumento positivo en el número de electrones en ese lado, por lo que el lado del cátodo siempre se marcará como positivo en una batería, recargable o no.

Este aumento en el número de electrones se conoce como reacción de reducción, ya que se refiere a una reducción en el estado de oxidación del elemento.

Por ejemplo, en una batería de zinc-dióxido de manganeso, que es la construcción química más común de una batería doméstica, vemos que los electrones se mueven de las moléculas de zinc con carga negativa al manganeso con carga positiva.

Esto significa que el lado de dióxido de manganeso de la batería es nuestro cátodo y que a medida que se agota la "carga" de la batería, los iones de zinc se convierten en cationes cargados positivamente que son atraídos por el extremo del cátodo de la batería y migran.

Es importante tener en cuenta que en algunos casos, por ejemplo, al cargar una batería, el cambio de ánodo y cátodo termina.

Los electrones en el extremo positivo de la celda se consumen, lo que significa que hay una disminución en la cantidad de electrones a medida que se alejan, lo que significa que este extremo ahora es el ánodo.

 

¿Qué es el ánodo?

Un ánodo es un electrodo dentro de una celda eléctrica desde el cual los electrones parten y se dirigen hacia otras moléculas en diferentes partes de una celda eléctrica, o externas a la celda.

Casi siempre, por ejemplo en una batería doméstica, el ánodo se llama el lado negativo de la celda, a pesar de tener una carga positiva de los electrones que se alejan.

Esta disminución en el número de electrones se conoce como reacción de oxidación y le da a las moléculas del lado del ánodo de la celda una carga positiva, convirtiéndolas en cationes.

En nuestro ejemplo de batería, el lado del zinc es el ánodo, ya que los electrones se mueven del zinc al dióxido de manganeso.

Una vez que las moléculas de dióxido de manganeso han recibido sus electrones de las moléculas de zinc, su carga negativa las atraerá hacia este lado de la batería como aniones.

Al cargar una batería, al igual que con el cátodo, la ubicación del ánodo se cambiará.

Durante la carga, el material del ánodo se oxidará y se crearán electrones, mientras que al mismo tiempo se eliminarán del otro extremo de la batería.

Esto significa que los electrones ahora se mueven hacia la celda eléctrica a través del lado negativo de la celda, lo que significa que este lado ahora es el cátodo mientras se carga la batería.

Esto redistribuye los electrones a las posiciones en las que estaban antes (aunque no en la misma medida) y permite que la batería vuelva a cargarse.


Principales diferencias entre cátodo y ánodo

  1. Los electrones fluirán hacia una celda o sistema eléctrico a través del electrodo del cátodo, mientras que saldrán del electrodo del ánodo. Estos cambiarán de ubicación en determinadas circunstancias, es decir, cuando se recargue la batería.
  2.  El cátodo tendrá una carga negativa neta en las celdas electrolíticas, como una batería desechable, y una carga positiva en las celdas galvánicas, como una batería que se está recargando. Los electrodos de ánodo sufrirán lo contrario.
  3. Una vez que el movimiento de electrones ha comenzado en la celda eléctrica (descarga), los aniones resultantes serán atraídos hacia el extremo del ánodo de la celda, mientras que los cationes serán atraídos hacia el extremo del cátodo.
  4. El proceso por el cual los electrones fluyen hacia el cátodo se conoce como reducción, ya que da como resultado una carga negativa y una reducción del número de oxidación de la molécula. Mientras que con el ánodo veremos salir una carga positiva de los electrones, el proceso se conoce como oxidación.
  5. Durante la carga, en el extremo del cátodo, veremos la creación de electrones a través de la oxidación del material del ánodo, mientras que veremos la absorción y reducción de los electrones en el extremo del ánodo.

 

Conclusión

El cátodo y el ánodo son clasificaciones importantes de electrodos dentro de una celda eléctrica y ayudan a dar a los electroquímicos una idea de qué y dónde están teniendo lugar las reacciones electroquímicas.

Los términos pueden resultar un poco confusos, ya que la ubicación de cada uno puede cambiar dentro de la misma celda dependiendo de si la celda se está utilizando para alimentar un dispositivo o si se está recargando.

La principal conclusión de todo esto es que los electrones fluyen hacia el electrodo del cátodo de una celda eléctrica y salen del electrodo del ánodo.

También es importante tener en cuenta que sus posiciones dentro de una celda no son fijas y pueden cambiar según lo que le esté sucediendo a toda la celda.


Referencias

  1. https://www.nature.com/articles/srep02671
  2. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1710038
x
2D vs 3D