Cátodo

Um cátodo é o eletrodo a partir do qual a corrente convencional abandona um aparelho elétrico polarizado. A corrente convencional descreve o sentido do movimento das cargas positivas (que não têm existência real: existem apenas por convenção), que tem o sentido inverso ao da corrente real, que corresponde ao movimento dos elétrons (cargas negativas, reais).

Diagrama de um cátodo de cobre numa célula galvânica (por exemplo, uma bateria). Uma corrente positiva i flui a partir do cátodo.

Por isso, em resumo, cátodo é o polo onde sai a corrente convencional e para onde convergem os elétrons. O eletrodo em que a corrente (convencional) flui de forma inversa, ou seja, para o interior do dispositivo, chama-se ânodo.

Fluxo de carga

O fluxo de corrente convencional é do cátodo para o ânodo fora da célula ou dispositivo (com os elétrons se movendo na direção oposta), independentemente do tipo de célula ou dispositivo e modo de operação.

A polaridade do cátodo em relação ao ânodo pode ser positiva ou negativa, dependendo da forma como o dispositivo funciona. De fato, como os íons positivos são chamados de cátion, há a tendência para se associar a palavra "cátodo" ao pólo positivo (ou ao negativo, tendo em conta que este atrai os iões positivos), contudo a polaridade do cátodo depende da forma como se está a interpretar a corrente elétrica na célula eletroquímica onde esta tem origem, e que pode ser galvânica ou eletrolítica. Em um dispositivo que absorve energia de carga (como recarregar uma bateria), o cátodo é negativo (os elétrons fluem para o cátodo e a carga flui para fora dele) e em um dispositivo que fornece energia (como a bateria em uso), o cátodo é positivo (os elétrons fluem para ele e a carga sai): uma bateria ou célula galvânica em uso possui um cátodo que é o terminal positivo, pois é aí que a corrente flui para fora do dispositivo. Essa corrente externa é transportada internamente por íons positivos que se deslocam do eletrólito para o cátodo positivo (a energia química é responsável por esse movimento "ascendente"). Ele é continuado externamente pelos elétrons que entram na bateria, o que constitui uma corrente positiva fluindo para o exterior.

Por exemplo, o eletrodo de cobre da célula galvânica Daniell é o terminal positivo e o cátodo. Uma bateria que está recarregando ou uma célula eletrolítica realizar eletrólise tem seu cátodo como terminal negativo, a partir do qual a corrente sai do dispositivo e retorna ao gerador externo quando a carga entra na bateria / célula. Por exemplo, reverter a direção da corrente em uma célula galvânica Daniell a converte em uma célula eletrolítica  onde o eletrodo de cobre é o terminal positivo e também o ânodo. Em um diodo, o cátodo é o terminal negativo na extremidade pontiaguda do símbolo de seta, onde a corrente flui para fora do dispositivo.

Nota: a nomeação de eletrodos para diodos é sempre baseada na direção da corrente direta (a da seta, na qual a corrente flui "mais facilmente"), mesmo para tipos como diodos Zener ou células solares onde a corrente de interesse é a corrente reversa. Em tubos de vácuo (incluindo tubos de raios catódicos ), é o terminal negativo onde os elétrons entram no dispositivo a partir do circuito externo e seguem para o quase vácuo do tubo, constituindo uma corrente positiva saindo do dispositivo.

Etimologia

Etimologicamente, a palavra deriva do grego κάθοδος (káthodos = katá, “para baixo” + odós, “caminho”), referindo-se à chegada "descendente" dos elétrons. Tal como no caso do ânodo, a palavra cátodo foi criada em 1834 por William Whewell, um polímato, cientista, padre anglicano, filósofo, teólogo e historiador de ciência inglês do final do século XVIII e século XIX. Contudo, foi Michael Faraday, físico e químico inglês seu contemporâneo, quem utilizou e popularizou o termo após ter solicitado a Whewell novas terminologias para a descrição do processo de eletrólise por ele descoberto.

Em química

Na química, um cátodo é o eletrodo de uma célula eletroquímica na qual ocorre redução. O cátodo pode ser negativo como quando a célula é eletrolítica (onde a energia elétrica fornecida à célula está sendo usada para decompor compostos químicos); ou positivo como quando a célula é galvânica (onde reações químicas são usadas para gerar energia elétrica). Os fornecimentos catódicos elétrons para os cátions carregados positivamente que fluem a ele a partir do eletrólito (mesmo se a célula é galvânica, isto é, quando o cátodo está positivo e portanto seria de esperar para repelir os cátions carregados positivamente, isto devido ao elétrodo potencial relativo sendo a solução eletrolítica diferente para os sistemas ânodo e cátodo metal / eletrólito em uma célula galvânica ).

A corrente catódica , na eletroquímica, é o fluxo de elétrons da interface do cátodo para uma espécie em solução. A corrente anódica é o fluxo de elétrons no ânodo de uma espécie em solução.

Célula eletrolítica

Em uma célula eletrolítica, o cátodo é onde a polaridade negativa é aplicada para acionar a célula. Resultados comuns de redução no cátodo são gás hidrogênio ou metal puro de íons metálicos. Ao discutir o poder de redução relativo de dois agentes redox, diz-se que o casal por gerar as espécies mais redutoras é mais "catódico" em relação ao reagente mais facilmente reduzido.

Célula galvânica

Em uma célula galvânica, o cátodo é onde o polo positivo é conectado para permitir que o circuito seja concluído: quando o ânodo da célula galvânica libera elétrons, eles retornam do circuito para a célula através do cátodo.

Cátodo de metal galvanizado (eletrólise)

Quando os íons metálicos são reduzidos a partir da solução iônica, eles formam uma superfície metálica pura no cátodo. Itens a serem revestidos com metal puro são presos e se tornam parte do cátodo na solução eletrolítica.