Que sont l'anode et la cathode?

L' anode et la cathode sont les types d'électrodes trouvées dans les cellules électrochimiques. Ce sont des dispositifs capables de produire de l'énergie électrique par une réaction chimique. Les piles électrochimiques les plus utilisées sont les batteries.

Il existe deux types de cellules électrochimiques, les cellules électrolytiques et les cellules galvaniques ou voltaïques. Dans les cellules électrolytiques, la réaction chimique qui produit de l'énergie ne se produit pas spontanément, mais le courant électrique se transforme en une réaction chimique d'oxydoréduction.

La cellule galvanique est composée de deux demi-cellules. Ceux-ci sont reliés par deux éléments, un conducteur métallique et un pont de sel.

Le conducteur électrique, comme son nom l'indique, conduit l'électricité car il résiste très peu au mouvement de la charge électrique. Les meilleurs conducteurs sont généralement les métaux.

Le pont de sel est un tube qui relie les deux demi-cellules, tout en maintenant le contact électrique de celui-ci, sans laisser les composants de chaque cellule se joindre. Chaque demi-cellule de la cellule galvanique contient une électrode et un électrolyte.

Lorsque la réaction chimique se produit, l'une des demi-cellules perd des électrons à son électrode, par le processus d'oxydation; tandis que l'autre gagne les électrons pour son électrode, à travers le processus de réduction.

Les processus d'oxydation se produisent à l'anode et les processus de réduction à la cathode

Définition d'anode et de cathode

Anode

Le nom de l'anode vient du grec ανά (aná): vers le haut et οδός (odós): chemin. Faraday est celui qui a inventé ce terme au 19ème siècle.

La meilleure définition d'anode est l'électrode qui perd des électrons dans une réaction d'oxydation. Normalement, il est lié au pôle positif du transit du courant électrique, mais ce n'est pas toujours le cas.

Bien que dans les piles, l'anode soit le pôle positif, dans les voyants c'est l'inverse, l'anode étant le pôle négatif.

Normalement, la direction du courant électrique est définie, en l’appréciant comme une perception des charges libres, mais si le conducteur n’est pas métallique, les charges positives produites sont transférées au conducteur externe.

Ce mouvement implique que nous avons des charges positives et négatives qui se déplacent dans des directions opposées. On dit donc que la direction du courant est la trajectoire des charges positives des cations qui se trouvent dans l'anode vers la charge négative des anodes. qui sont dans la cathode.

Dans les cellules galvaniques à conducteur métallique, le courant généré dans la réaction suit le chemin du pôle positif au pôle négatif.

Mais dans les cellules électrolytiques, en ne disposant pas d'un conducteur métallique, mais d'un électrolyte, on peut trouver des ions de charge positive et négative se déplaçant dans des directions opposées.

Les anodes thermoioniques reçoivent la plupart des électrons provenant de la cathode, chauffent l'anode et doivent trouver un moyen de se dissiper. Cette chaleur est générée dans la tension qui se produit entre les électrons.

Anodes spéciales

Il existe des types particuliers d'anodes, tels que ceux que l'on trouve à l'intérieur des rayons X. Dans ces tubes, l'énergie produite par les électrons, en plus de produire les rayons X, génère une grande énergie qui chauffe l'anode.

Cette chaleur est produite à la tension différente entre les deux électrodes et exerce une pression sur les électrons. Lorsque les électrons se déplacent dans le courant électrique, ils heurtent l'anode qui transmet sa chaleur.

Cathode

La cathode est l’électrode à charge négative qui, dans la réaction chimique, subit une réaction de réduction, où son état d’oxydation est réduit lorsqu’elle reçoit des électrons.

Comme pour l'anode, Faraday a suggéré le terme cathode qui vient du grec κατά [catá]: "vers le bas" et ὁδς [odós]: "camino". À cette électrode, la charge négative lui a été attribuée au fil du temps.

Cette approche était fausse car, selon le périphérique dans lequel elle se trouve, il y a une charge ou une autre.

Cette relation avec le pôle négatif, comme avec l'anode, découle de l'hypothèse selon laquelle le courant circule du pôle positif au pôle négatif. Cela se produit à l'intérieur d'une cellule galvanique.

À l'intérieur des cellules électrolytiques, les moyens de transfert d'énergie, qui ne sont pas en métal mais en électrolyte, peuvent coexister avec des ions négatifs et positifs qui se déplacent dans des directions opposées. Mais par accord, on dit que le courant passe de l'anode à la cathode.

Cathodes spéciales

Un type de cathodes spécifiques sont les cathodes thermoioniques. Dans ceux-ci, la cathode émet des électrons par effet de chaleur.

Dans les valves thermoioniques, la cathode peut se chauffer elle-même en faisant circuler un courant de chauffage dans un filament qui lui est couplé.

Réaction d'équilibre

Si nous prenons une cellule galvanique, qui est la cellule électrochimique la plus courante, nous pouvons formuler la réaction d'équilibre générée.

Chaque demi-cellule constituant la cellule galvanique a une tension caractéristique appelée potentiel de réduction. Dans chaque demi-cellule, une réaction d'oxydation se produit entre les différents ions.

Lorsque cette réaction atteint un équilibre, la cellule ne peut plus fournir de tension. À ce stade, l'oxydation qui se produit dans la demi-cellule de ce moment aura une valeur positive à mesure que vous vous rapprocherez de la balance. Le potentiel de la réaction sera d'autant plus grand que l'équilibre sera atteint.

Lorsque l'anode est en équilibre, elle commence à perdre des électrons qui passent du conducteur à la cathode.

Au niveau de la cathode, la réaction de réduction a lieu, plus la réaction sera potentielle lorsque les électrons proviendront de l'anode.