Základní pojmy v elektrochemii: Anoda a Katoda
Pojmy „anoda“ a „katoda“ představují klíčové elementy v oblasti elektrochemie a elektronických obvodů. Tyto dva typy elektrod hrají nezastupitelnou roli v různých systémech, od jednoduchých baterií po složitá technologická zařízení.
Pojďme se blíže podívat na jejich odlišnosti, význam kladného a záporného označení a zjistit, jak snadno rozlišit, která elektroda je negativní a která pozitivní.
Co je to elektroda?
Než se ponoříme do detailů o anodě a katodě, je důležité si ujasnit, co elektroda obecně představuje. V základním smyslu je elektroda materiál, který slouží jako vodič elektřiny, umožňující elektrickému proudu vstupovat do nekovového média nebo z něj vystupovat, například v elektrolytickém článku.
Jednoduše řečeno, elektroda funguje jako prostředník pro vytvoření elektrického kontaktu s nevodivou součástí obvodu.
Co je to anoda?
Polarita elektrody, tedy zda se jedná o anodu nebo katodu, závisí na specifickém typu obvodu. Anoda je elektroda, na které probíhá proces oxidace, což vede ke ztrátě elektronů. V galvanickém článku, který přeměňuje chemickou energii na elektrickou (jako je tomu při vybíjení baterie), se anoda chová jako záporná elektroda. Důvodem je, že během oxidace elektrony zůstávají na elektrodě a následně proudí vnějším obvodem.
Naopak, v procesu elektrolýzy, kde elektrický proud pohání tok elektronů opačným směrem, se anoda stává kladnou elektrodou.
Co je to katoda?
Obrázek: Raspberry Pi
Katoda je místo, kde dochází k redukci, tedy k přijímání elektronů. V galvanickém článku se chová jako kladná elektroda, protože ionty se redukují tím, že přijímají elektrony z elektrody, což vede k jejich vylučování na povrchu.
Při elektrolýze je katoda naopak záporným terminálem, který přitahuje kladné ionty z roztoku.
Anoda vs. Katoda: Objasnění polarity
Původně se věřilo, že elektřina proudí od kladného k zápornému pólu, což je v rozporu s dnešními poznatky. Tato mylná představa vedla některé k tomu, aby spojovali anodu s negativitou a katodu s pozitivitou.
Nicméně, se správným pochopením role oxidace a redukce na jednotlivých elektrodách, lze snadno identifikovat, která z nich je anoda a která katoda. Zásadní je zde typ obvodu.
Co je elektrolyt v baterii?
Obrázek: Tinux/gringer/Wikimedia Commons
V bateriích je elektrolyt médium, které umožňuje tok iontů mezi anodou a katodou a zároveň udržuje elektrickou neutralitu. Tento pohyb iontů je klíčový pro chemické reakce, které probíhají během nabíjení a vybíjení. Více informací o této problematice naleznete v článku o fungování lithium-iontových baterií v elektromobilech.
Která elektroda je pozitivní?
Abychom lépe pochopili polaritu elektrod v článku nebo obvodu, je nutné vzít v úvahu dva základní procesy, které na nich probíhají. V galvanickém článku anoda podstupuje oxidaci a funguje jako záporná elektroda, zatímco v procesu elektrolýzy se stává elektrodou kladnou. Naproti tomu katoda podporuje redukci a funguje jako kladná elektroda v galvanickém článku, ale jako záporný terminál při elektrolýze.