Diferença entre cátodo e ânodo (com tabela)

Cátodos e ânodos são dois tipos de eletrodos dentro de uma célula elétrica, denotando o ponto em que a eletricidade entra na célula e de onde sai.

Cátodo vs ânodo

A diferença entre o ânodo e o cátodo é que os elétrons se afastam do ânodo, enquanto se movem para o cátodo da célula.

As localizações do cátodo e do ânodo não são fixas dentro de uma célula e podem mudar dependendo do que está acontecendo a qualquer momento. Por exemplo, ao recarregar uma bateria recarregável.

Ânodos e cátodos no contexto de uma bateria podem ser confusos, pois a identificação dos lados positivo e negativo da bateria muitas vezes não corresponde às suas respectivas cargas.


 

Tabela de comparação entre cátodo e ânodo (na forma tabular)

Parâmetro de ComparaçãoCátodoÂnodo
Movimento de elétronFlui para o cátodoFlui para fora do ânodo
Carga líquidaNegativo (células eletrolíticas), positivo (células galvânicas)Positivo (células eletrolíticas), negativo (células galvânicas)
AtraiCátionsÂnions
Reação ocorrendoReduçãoOxidação
O que acontece no carregamentoCriação de elétronsConsumo de elétrons

 

O que é cátodo?

Um cátodo se refere a um eletrodo dentro de uma célula elétrica (galvânica ou eletrolítica), que tem um fluxo de elétrons carregados negativamente entrando nela.

O cátodo é quase sempre referido como o eletrodo positivo, apesar de realmente ter uma carga líquida negativa.

Isso porque houve um aumento positivo no número de elétrons daquele lado, daí porque o lado do cátodo será sempre marcado como positivo em uma bateria, recarregável ou não.

Esse aumento no número de elétrons é conhecido como reação de redução, pois se refere à redução do estado de oxidação do elemento.

Por exemplo, em uma bateria de zinco-dióxido de manganês, que é a construção química mais comum de uma bateria doméstica, vemos os elétrons se moverem das moléculas de zinco com carga negativa para o manganês com carga positiva.

Isso significa que o lado do dióxido de manganês da bateria é o nosso cátodo e que, à medida que a “carga” da bateria se esgota, os íons de zinco se tornam cátions carregados positivamente que são atraídos para a extremidade do cátodo da bateria e migram.

É importante notar que em alguns casos, por exemplo, ao carregar uma bateria, o ânodo e o cátodo terminam.

Os elétrons da extremidade positiva da célula são consumidos, o que significa que há uma diminuição no número de elétrons, à medida que eles se afastam, o que significa que essa extremidade é agora o ânodo.

 

O que é ânodo?

Um ânodo é um eletrodo dentro de uma célula elétrica da qual os elétrons partem e se dirigem para outras moléculas em diferentes partes de uma célula elétrica, ou externamente à célula.

Quase sempre, por exemplo, em uma bateria doméstica, o ânodo é chamado de lado negativo da célula, apesar de ter uma carga positiva dos elétrons se afastando.

Essa diminuição no número de elétrons é conhecida como reação de oxidação e dá às moléculas do lado do ânodo da célula uma carga positiva, transformando-as em cátions.

Em nosso exemplo de bateria, o lado do zinco é o ânodo, pois os elétrons estão se movendo do zinco para o dióxido de manganês.

Assim que as moléculas de dióxido de manganês receberem seus elétrons das moléculas de zinco, sua carga negativa os atrairá para este lado da bateria como ânions.

Ao carregar uma bateria, assim como com o cátodo, a localização do ânodo será trocada.

Durante o carregamento, o material do ânodo será oxidado e os elétrons serão criados, ao mesmo tempo que serão removidos da outra extremidade da bateria.

Isso significa que os elétrons agora estão se movendo para a célula elétrica através do lado negativo da célula, o que significa que este lado agora é o cátodo enquanto a bateria está sendo carregada.

Isso redistribui os elétrons para as posições em que estavam antes (embora não na mesma medida) e permite que a bateria forneça uma carga novamente.


Principais diferenças entre cátodo e ânodo

  1. Os elétrons fluirão para uma célula ou sistema elétrico através do eletrodo do cátodo, enquanto eles sairão do eletrodo do ânodo. Eles mudarão de local em certas circunstâncias, por exemplo, na recarga da bateria.
  2.  O cátodo terá uma carga líquida negativa nas células eletrolíticas, como uma bateria descartável, e uma carga positiva nas células galvânicas, como uma bateria sendo recarregada. Os eletrodos anódicos sofrerão o oposto.
  3. Uma vez que o movimento dos elétrons tenha começado na célula elétrica (descarregando), os ânions resultantes serão atraídos para a extremidade do ânodo da célula, enquanto os cátions serão atraídos para a extremidade do cátodo.
  4. O processo de entrada dos elétrons no cátodo é conhecido como redução, pois resulta em uma carga negativa e na redução do número de oxidação da molécula. Enquanto com o ânodo veremos uma carga positiva dos elétrons saindo, o processo é conhecido como oxidação.
  5. Durante o carregamento, na extremidade do cátodo, veremos a criação de elétrons por meio da oxidação do material do ânodo, enquanto veremos a absorção e redução dos elétrons na extremidade do ânodo.

 

Conclusão

Cátodo e ânodo são classificações importantes de eletrodos dentro de uma célula elétrica e ajudam a dar aos eletroquímicos uma visão sobre o que e onde as reações eletroquímicas estão ocorrendo.

Os termos podem ficar um pouco confusos, pois a localização de cada um pode mudar dentro da mesma célula, dependendo se a célula está sendo usada para alimentar um dispositivo ou se está sendo recarregada.

A principal conclusão de tudo isso é que os elétrons fluem para o eletrodo catódico de uma célula elétrica e fluem para fora do eletrodo anódico

Também é importante observar que suas posições dentro de uma célula não são fixas e podem mudar dependendo do que está acontecendo com toda a célula.


Referências

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