Eléctrodo

Chámase eléctrodo a un condutor utilizado para facer contacto con unha parte non metálica dun circuíto, por exemplo un semicondutor, un electrólito, o vacuo (nunha válvula termoiónica), un gas (nunha lámpada de neon) etc. o termo creouno o científico Michael Faraday e procede das voces gregas elektron e hodos, que significa camiño.[1]

Batteries
As baterías comúns posúen dous eléctrodos.

Ánodo e cátodo en celas electroquímicas

Un eléctrodo nunha cela electroquímica pode ser un ánodo ou un cátodo. O ánodo é definido como o eléctrodo ao cal os electróns chegan da cela e onde ocorre a oxidación, e o cátodo é definido como o eléctrodo no cal os electróns entran á cela e ocorre a redución. Cada eléctrodo pode converterse en ánodo ou cátodo dependendo da tensión que se aplique á cela. Un eléctrodo bipolar é un eléctrodo que funciona como ánodo nunha cela e como cátodo noutra.

Cela primaria

Unha cela primaria é un tipo especial de cela electroquímica na cal a reacción non pode ser revertida, e as identidades do ánodo e cátodo son, polo tanto, fixas. O Cátodo sempre é o eléctrodo negativo. A cela pode ser descargada pero non recargada.

Cela secundaria

Unha cela secundaria, unha batería recargábel por exemplo, é unha cela en que a reacción é reversíbel. Cando a cela está sendo cargada, o ánodo convértese no eléctrodo positivo (+) e o cátodo no negativo (-). Isto tamén se aplica para a cela electrolítica. Cando a cela está sendo descargada, compórtase como unha cela primaria ou voltaica, co ánodo como eléctrodo negativo e o cátodo como positivo.

Eléctrodos de soldadura

En soldadura de arco un eléctrodo é usado para conducir corrente a través da peza de traballo e fusionar dúas pezas. Dependendo do proceso, o eléctrodo pode ser consumíbel, no caso da soldadura con gas metal ou a soldadura blindada, ou non consumíbel, como a soldadura con gas tungsteno. Neste proceso pódense utilizar tres tipos de corrente: corrente alterna, corrente directa con polaridade directa e corrente directa con polaridade invertida. En polaridade directa, a peza é o positivo e o eléctrodo o negativo; e en polaridade invertida o eléctrodo é o positivo e a peza o negativo. Con cada configuración obtéñense distintas características na soldadura.

Eléctrodos de corrente alterna

Para sistemas eléctricos que usan corrente alterna, os eléctrodos son conexións do circuíto cara ao obxecto que actuará baixo a corrente eléctrica, pero non se designa ánodo ou cátodo debido a que a dirección do fluxo dos electróns cambia periodicamente, numerosas veces por segundo.

Tipos de eléctrodos

  • Para fins médicos, como EEG, EKG, ECT, desfibrilador;
  • Para galvanoplastia;
  • Para soldadura;
  • De protección catódica;
  • Inertes para hidrólise;
  • Para posta a terra;

Notas

  1. "Copia arquivada". Arquivado dende o orixinal o 20 de xullo de 2011. Consultado o 30 de novembro de 2010.

Véxase tamén

Bibliografía

  • Faraday, Michael, "On Electrical Decomposition", Philosophical Transactions of the Royal Society, 1834, (en inglés).

Outros artigos

Biosensor

Un biosensor é un dispositivo para a análise, que emprega un compoñente biolóxico para a detección dun analito. Un exemplo de biosensor primitivo é o canario que empregaban os mineiros de carbón. Na actualidade, empréganse biosensores como por exemplo un eléctrodo medidor da concentración de glucosa en sangue.

Cuproníquel

O cuproníquel é unha aliaxe de cobre e níquel, propulsores, cegoñais e cascos de remolcadores e barcos de pesca, entre outros.

que pode tamén incorporar outros metais como ferro e manganeso.

Este metal pesado non ferroso no se corroe en áugoa de mar, xa que o seu potencial de eléctrodo é neutro con respecto á auga mariña. Debido a isto utilízase para tubaxes, intercambiadores de calor, aparatos de destilación e condensadores nos sistemas de auga de mar, así como para diversas ferramentas de uso mariño. Ás veces tamén se utiliza para propulsores, cegoñais e cascos de remolcadores e barcos de pesca, entre outros.

Pero o uso máis común desta aliaxe é para a cuñaxe de moitas moedas de circulación modernas de cor prateada, como as moedas de peso mexicano de $10, ou as do franco suízo (excepto a de 5 céntimos), o interior da moeda de 1 euro e o exterior da de dous euros, ou a moeda de US$ 0,05 (moeda de 5 centavos ou Nickel) do dólar de Estados Unidos.

A composición típica é de 75 % de cobre e 25 % de níquel, cunha cantidade mínima de manganeso.

No pasado, as moedas de prata foron substituídas polas de cuproníquel, por ser este metal moito máis económico que o níquel puro. A pesar de conter unha gran cantidade de cobre, a cor do cuproníquel é similar á da prata.

Cando se utiliza en termopares e resistores, o contido da aliaxe cambia: un 45 % de cobre e un 55 % de níquel.

Por outro lado, o monel é unha aliaxe de cobre e níquel que contén un 63 % do segundo.

Cátodo

Denomínase cátodo ao eléctrodo negativo dunha célula electrolítica cara ao que se dirixen os ións positivos, que por isto reciben o nome de catións.

O termo foi inventado por Michael Faraday (serie VII das Investigacións experimentais sobre a electricidade), co significado de camiño descendente ou de saída, pero referido exclusivamente ao electrólito dunha cela electroquímica. A súa vinculación ao polo negativo do correspondente xerador implica a suposición de que a corrente eléctrica marcha polo circuíto exterior desde o polo positivo ao negativo, é dicir, transportada por cargas positivas, convención que é a usual. Se o condutor externo fose metálico, está demostrado que o sentido da corrente realmente é o percorrido polos electróns cara ao positivo.

Con todo, nunha célula electrolítica, o condutor é o electrólito, non un metal, e nel poden coexistir ións negativos e positivos que tomarían sentidos opostos ao desprazarse. Por convenio adóptase que o sentido da corrente é o do ánodo ao cátodo ou, o que é o mesmo, do positivo ao negativo.

No caso das válvulas termoiónicas, díodos, tiristores, fontes eléctricas, pilas etc. o cátodo é o eléctrodo ou terminal de menor potencial e é a fonte primaria de emisión de electróns. Polo tanto, nunha reacción redox corresponde ao elemento que se reducirá.

Distribuidor

O distribuidor é unha peza do sistema eléctrico do automóbil que cumpre unha misión sumamente importante ao intervir no proceso de envío de corrente eléctrica, desde a bobina cara ao distribuidor, e de alí ás buxías.

Esta corrente convertida en faísca ao chegar ao eléctrodo da buxía produce a combustión da mestura que se xera dentro do cilindro e consecuentemente a pseudoexplosión que acciona ao pistón, situado no interior de devandito cilindro.

Ecuación de Nernst

En electroquímica a Ecuación de Nernst expresa a diferenza de potencial reversible dun eléctrodo en relación ó potencial estándar de eléctrodo dun par de eléctrodos determinados

Onde:

Electroerosión

A electroerosión é un proceso de fabricación tamén coñecido como mecanizado por descarga eléctrica ou EDM (polo seu nome en inglés, electrical discharge machining).

O proceso de electroerosión consiste na xeración dun arco eléctrico entre unha peza e un eléctrodo nun medio dieléctrico para arrincar partículas da peza até conseguir reproducir nela as formas do eléctrodo. Ambos, peza e eléctrodo, deben ser condutores, para que poida estabelecerse o arco eléctrico que provoque o arranque de material.

Basicamente ten dúas variantes:

O proceso que utiliza o eléctrodo de forma, coñecido como ram EDM, onde o termo ram quere dicir en inglés «ariete» e é ilustrativo do «choque» do eléctrodo contra a peza ou viceversa (peza contra o eléctrodo).

A que utiliza o eléctrodo de fío metálico ou arame fino, WEDM (onde as siglas describen en inglés wire electrical discharge machining)O proceso de erosión térmica no cal se extrae metal mediante unha serie de descargas eléctricas recorrentes entre unha ferramenta de corte que actúa como eléctrodo e unha peza condutora, en presenza dun fluído dieléctrico. Esta descarga prodúcese nun oco (“gap”) de voltaxe entre o eléctrodo e a peza. A calor da descarga vaporiza partículas diminutas do material da peza e do eléctrodo, que seguidamente se eliminan do oco polo dieléctrico que flúe continuamente. A expansión do mecanizado por electroerosión nos últimos 45 anos deu orixe ós tres tipos principais que se enumeran a continuación, aínda que os máis utilizados son os dous primeiros.

Electroerosión por penetración

Electroerosión por fío

Electroerosión por perforación (ou rectificado por electroerosión)

Electroquímica

A electroquímica é unha póla da química que estuda as reaccións que toman lugar na interfase dun condutor eléctrico, onde o eléctrodo está composto dun metal ou un semicondutor, (incluíndo o grafito) e un condutor iónico (o electrólito).

Se unha reacción química é causada por un voltaxe externo, ou se a voltaxe é causado por unha reacción química, como o que sucede nunha batería, trátase dunha reacción electroquímica. Polo xeral a electroquímica encárgase de estudar as situacións onde as reaccións de redución-oxidación ocorren en dúas compartimentos separados. A transferencia directa de cargas dunha molécula a outra non é de interese na electroquímica.

Electrólise

A electrólise é un fenómeno de descomposición química dun soluto por unha corrente eléctrica continua que atravesa a disolución. Os catións, cargados positivamente, por exemplo, ións metálicos, deposítanse no cátodo, e os anións, cargados negativamente, por exemplo, ións halóxenos, fano no ánodo. A cantidade de cada elemento que se deposita nun eléctrodo é proporcional á cantidade de corrente que atravesa a disolución.

Este proceso ten varias aplicacións, como por exemplo, o de purificador de substancias e tamén é un sistema de separación de isótopos para obter auga pesada de ata un 99% de pureza. Úsase tamén na obtención de metais alcalinos e algúns outros metais pesados, co que se consegue un excelente grao de pureza. Tamén se utiliza na obtención do hidróxeno, na análise electrolítica e en galvanotecnia.

Ión

Un ión consiste nun átomo ou grupo de átomos dotados de carga eléctrica. Un átomo ou unha molécula, de por si electricamente neutros, transfórmanse en ións cando gañan ou perden electróns. O proceso polo que un átomo ou unha molécula se transforman en ións recibe o nome xenérico de ionización. Ó proceso polo que os ións e os electróns se unen para formar átomos ou moléculas, especies electricamente neutras, recibe o nome de recombinación.

Os ións cargados negativamente, producidos pola ganancia de electróns, reciben o nome de anións e os cargados positivamente, consecuencia dunha perda de electróns, reciben o nome de catións.

Os ións represéntanse da mesma forma que os átomos ou moléculas, pero coa presenza dun expoñente que indica a carga eléctrica neta. Fe3+; OH− representan o ión ferro (III) e o ión hidróxido.

Michael Faraday

Michael Faraday, nado en Newington (Londres) o 22 de setembro de 1791 e finado en Hampton Court o 25 de agosto de 1867, foi un químico e físico inglés, que estudou o electromagnetismo e a electroquímica. Os seus principais descubrimentos inclúen a indución electromagnética, diamagnetismo e a electrólise.

Malia a escasa educación formal recibida, Faraday é un dos científicos máis influentes da historia. Foi debido ao seu estudo do campo magnético ao redor dun condutor polo que circula corrente continua que Faraday estableceu as bases para o desenvolvemento do concepto de campo electromagnético. Faraday tamén estableceu que o magnetismo podía afectar os raios de luz e que había unha relación subxacente entre ambos fenómeno. Descubriu, tamén, o principio de indución electromagnética, diamagnetismo, as leis da electrólise e inventou algo que el chamou dispositivos de rotación electromagnética, que foron os precursores do actual motor eléctrico.

No campo da química, Faraday descubriu o benceno, investigou o hidrato de clatrato de cloro, inventou un antecesor do queimador Bunsen e o sistema de números de oxidación, e introduciu términos como ánodo, cátodo, eléctrodo e ión. Finalmente, foi o primeiro en recibir o título de Fullerian Professor of Chemistry na Royal Institution de Gran Bretaña, que ostentaría ata a súa morte.

Faraday foi un excelente experimentador, quen transmitiu as súas ideas nunha linguaxe clara e simple. As súas habilidades matemáticas, con todo, non abarcaban máis aló da trigonometría e o álxebra básica. James Clerk Maxwell tomou o traballo de Faraday e outros e resumiuno nun grupo de ecuacións que representan as actuais teorías do fenómeno electromagnético. O uso de liñas de forza por parte de Faraday levou a Maxwell a escribir que "elas demostran que Faraday foi en realidade un gran matemático. Un do cal os matemáticos do futuro derivarán valiosos e prolíficos métodos". A unidade da capacidade eléctrica no SI de unidades, o farad (F), denomínase así no seu honor.

Albert Einstein mantiña colgado na parede do seu estudo un retrato de Faraday xunto aos de Isaac Newton e James Clerk Maxwell. O físico neozelandés Ernest Rutherford declarou: "Cando consideramos a extensión e a magnitude dos seus descubrimentos e a súa influencia no progreso da ciencia e da industria, non existen honores que poidan retribuir a memoria de Faraday, un dos maiores descubridores científicos de todos os tempos".

Oxidorredución

Chámase oxidorredución ou reacción de oxidación-redución ou de redución-oxidación ou reacción redox a toda reacción química na cal os átomos cambien o seu estado de oxidación; en xeral, as reaccións redox implican a transferencia de electróns entre especies químicas.

A reacción pode ser ou ben un proceso redox simple, como a oxidación do carbono para dar dióxido de carbono (CO2) ou a redución do carbono polo hidróxeno para orixinar metano (CH4), ou ben un proceso complexo como a oxidación da glicosa (C6H12O6) no metabolismo humano por medio dunha serie de complexos procesos de transferencia de electróns.

O termo "oxidorredución" ou "redox" procede dos dous conceptos implicados na transferencia de electróns: redución e oxidación, que se poden explicar de maneira simple así:

Oxidación é a perda de electróns ou un incremento no estado de oxidación dunha molécula, átomo, ou ión.

Redución é a ganancia de electróns ou unha diminucuión no estado de oxidación dunha molécula, átomo, ou ión.Aínda que as reaccións de oxidación están xeralmente asociadas coa formación de óxidos ao reaccionar con moléculas de oxíxeno, estes son só exemplos específicos dun concepto máis xeral de reaccións que implican xeralmente a transferencia de electróns.

As reaccións redox teñen varias semellanzas coa reaccións ácido-base. Igual que as reaccións ácido-base, as reaccións redox prodúcense á vez, é dicir, non pode haber unha reacción de oxidación sen que simultaneamente se produza unha reacción de redución. A oxidación por separado e a redución por separado denomínanse cada unha semirreacción, porque as dúas semirreaccións ocorren sempre xuntas para constiruíren a reacción completa redox. Cando se escriben semirreaccións, xeralmente inclúense a ganancia ou perda de electróns explicitamente para que queden equilibradas con respecto á carga eléctrica.

Aínda que estas descricións adoitan ser suficientes para moitos propósitos, non son totalmente precisas. A oxidación e redución realmente refírense a un cambio no estado de oxidación, e pode non haber transferencia real de electróns. Así, a oxidación defínese mellor como un incremento no estado de oxidación, e a redución como unha diminución no estado de oxidación. Na práctica, a transferencia de electróns sempre causa un cambio no estado de oxidación, pero hai moitas reaccións que se clasifican como "redox" e nas que non hai transferencia de electróns (como as que implican a enlaces covalentes).

Os termos oxidante/redutor e oxidado/reducido ás veces orixinan confusión, polo que debe terse en conta o seguinte:

Oxidante ou axente oxidante é (na definición xeral utilizada) o que capta electróns, polo que o seu estado de oxidación diminúe (polo que el se reduce). Pero ao quitarlle electróns a outra substancia, esa outra substancia oxídase (perde electróns).

Redutor ou axente redutor é o que cede electróns, polo que o seu estado de oxidación aumenta (polo que el se oxida). Pero ao ceder electróns a outra substancia, esa outra substancia redúcese (gaña electróns).

PH

Para a doenza pulmonar denominada PH ver Pneumonite por hipersensibilidade.

O valor do pH é un número aproximado, entre 0 e 14, que indica se unha solución é ácida (pH < 7), neutra (pH = 7), ou básica/alcalina (pH > 7)

Platino

O platino é un elemento químico de número atómico 78 situado no grupo 10 da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é Pt. Trátase dun metal de transición branco agrisado, precioso, pesado, maleable e dúctil. É resistente á corrosión e atópase en distintos minerais, frecuentemente xunto con níquel e cobre; tamén pode atoparse como metal. Emprégase en xoiería, equipamento de laboratorio, contactos eléctricos, empastes e catalizadores de automóbiles.

Potencial de eléctrodo

O potencial de eléctrodo (E) en electroquímica, é, de acordo coa definición da IUPAC, a forza electromotriz dunha cela galvánica construída con dous eléctródos:

na parte esquerda da cela está o eléctrodo de hidróxeno estándar, e

na parte dereita, está o outro eléctrodo do cal se define o potencial.Por convención:

ECela = ECátodo − EÁnodoPara a cela co eléctrodo de hidróxeno estándar (cuxo potencial é cero por convención), obtense:

ECela = EDereita − 0 = EEléctrodoA convención esquerda-dereita é consistente co acordo internacional de que os potenciais redox se dean para reaccións escritas na forma de semirreaccións de redución.

O potencial de eléctrodo mídese en voltios (V).

Potencial de redución

O potencial de redución, potencial redox ou potencial de oxidorredución (pE, ε, ou Eh) é unha medida da tendencia dunha especie química a adquirir electróns e, por tanto, a reducirse, medida en voltios (V) ou milivoltios (mV). Cada especie química ten o seu propio potencial de redución intrínseco; canto máis positivo sexa ese potencial, maior será a afinidade da especie polos electróns e a tendencia a ser reducida.

O potencial estándar de redución (E0) mídese nunhas condicións estándar: 25 °C, concentración 1 M de cada ión participante na reacción, unha presión parcial de 1 atm para cada gas que participe na reacción, e cos metais no seu estado puro. O potencial estándar de redución defínese en relación a un eléctrodo de referencia que é o eléctrodo de hidróxeno estándar, ao que se lle dá arbitrariamente un potencial de 0,00 voltios. Nos sistemas biolóxicos o potencial estándar mídese a pH 7,0 (E'0).

Raios catódicos

Os raios catódicos son correntes de electróns observados en tubos de baleiro, é dicir, os tubos de cristal que se equipan polo menos con dous eléctrodos, un cátodo (eléctrodo negativo) e un ánodo (eléctrodo positivo) nunha configuración coñecida como díodo. Cando se quenta o cátodo, emite unha certa radiación que viaxa cara o ánodo. Se as paredes internas de vidro detrás do ánodo están cubertas cun material fosforescente, brillan intensamente. Unha capa de metal colocada entre os eléctrodos proxecta unha sombra na capa fosforescente. Isto significa que a causa da emisión de luz son os raios emitidos polo cátodo ó golpea-la capa fosforescente. Os raios viaxan cara o ánodo en liña recta, e continúan máis aló del durante unha certa distancia. Este fenómeno foi estudado polos físicos a finais do século XIX, outorgándoselle un premio Nobel a Philipp von Lenard. Os raios catódicos primeiramente foron producidos polos tubos de Geissler. Os tubos especiais foron desenvolvidos para o estudo destes raios por William Crookes e chamóuselles tubos de Crookes. O feito de que os raios fosen emitidos polo cátodo, é dicir, o eléctrodo negativo, demostrou que os electróns teñen carga negativa.

Os raios catódicos propáganse en liña recta en ausencia de influencias externas, pero son desviados polos campos eléctricos ou magnéticos (que poden ser producidos colocando os eléctrodos de alto voltaxe ou imáns fora do tubo de baleiro, o que explica o efecto dos imáns nunha pantalla de TV). O refinamiento desta idea é o tubo de raios catódicos (TRC), tamén coñecido coma tubo de Braun (porque foi inventado no 1897 por Ferdinand Braun). O TRC é a chave nos sistemas de televisión, nos osciloscopios, e nas cámaras de televisión vidicon.

Volframio

O volframio (tamén chamado tungsteno no mundo anglosaxón) é un elemento químico de número atómico 74, que se encontra no grupo 6 da táboa periódica dos elementos. O seu símbolo é W.

É un metal escaso na cortiza terrestre. Encóntrase en forma de óxido e de sales en certos minerais. De cor gris aceirada, moi duro e denso, ten o punto de fusión máis elevado de tódolos metais e, xunto co renio, o punto de ebulición máis alto de tódolos elementos coñecidos (máis de 5800). Úsase nos filamentos das lámpadas incandescentes, en eléctrodos non consumibles de soldaduras, en resistencias eléctricas e, aliado co aceiro, na fabricación de aceiros especiais.

A súa variedade de carburo de volframio sintetizado emprégase para fabricar ferramentas de corte. Esta variedade absorbe máis do 60 % da demanda mundial de volframio.

É un material estratéxico e estivo na lista de produtos máis cobizados desde a segunda guerra mundial. O goberno dos Estados Unidos mantén unhas reservas nacionais de 6 meses xunto a outros produtos considerados de primeira necesidade para a súa supervivencia.

É fundamental para entender as sociedades modernas. Sen el non se poderían producir dunha forma económica tódalas máquinas que nos rodean e as cousas que se producen con elas.

Walther Hermann Nernst

Walther Hermann Nernst, nado en Briesen, (Prusia, hoxe Wąbrzeźno) o 25 de xuño de 1864 e finado en Ober-Zibelle (Alemaña) o 18 de novembro de 1941, foi un físico e químico alemán, Premio Nobel de Química en 1920.

Ánodo

O ánodo é un eléctrodo no que se produce unha reacción de oxidación, mediante a cal un material, ao perder electróns, incrementa o seu estado de oxidación.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.