Termerna ”anod” och ”katod” är fundamentala inom områdena elektrokemi och elektroniska kretsar. Dessa två typer av elektroder spelar avgörande roller i en mängd olika system, från enkla batterier till avancerade tekniska lösningar.
Låt oss nu undersöka deras skillnader, positiva och negativa laddningar, samt hur man enkelt kan avgöra vilken elektrod som är negativ respektive positiv.
Vad är en elektrod?
Innan vi fördjupar oss i detaljerna kring vad en katod eller anod är, är det viktigt att ha en grundläggande förståelse för vad en elektrod faktiskt är. En elektrod är i sin mest grundläggande form ett material som leder elektricitet och därmed möjliggör för elektrisk ström att flöda in i eller ut ur ett icke-metalliskt medium, som exempelvis en elektrolytisk cell.
Enkelt uttryckt agerar en elektrod som en ledare som etablerar elektrisk kontakt med en icke-metallisk komponent i en krets.
Vad är en anod?
Polariteten hos en elektrod, oavsett om det är en anod eller katod, beror på vilken typ av krets det handlar om. Anoden är den elektrod där oxidation sker, vilket innebär en förlust av elektroner. I en galvanisk cell (som omvandlar kemisk energi till elektrisk, till exempel ett batteri som laddas ur), fungerar anoden som den negativa elektroden. Detta beror på att elektroner frigörs vid oxidationen och flödar genom den externa kretsen.
Vid elektrolys, där elektrisk ström driver elektronflödet i motsatt riktning, blir anoden i stället den positiva elektroden.
Vad är en katod?
Bildkälla: Raspberry Pi
Katoden är den plats där reduktion sker, vilket innebär att den tar upp elektroner. I en galvanisk cell fungerar katoden som den positiva elektroden eftersom joner reduceras genom att ta emot elektroner från elektroden och därefter ”pläteras ut”.
Vid elektrolys är katoden den negativa terminalen, som attraherar positiva joner från lösningen.
Anod kontra katod: förtydligande av polaritet
Inledningsvis trodde man att elektricitet flödade från positivt till negativt, vilket är motsatsen till vad vi vet idag. Denna tidiga missuppfattning ledde till att vissa associerade anoden med negativitet och katoden med positivitet.
Med en korrekt förståelse för oxidationens och reduktionens roller vid respektive elektrod, blir det dock enkelt att identifiera vilken som är anoden eller katoden. Det avgörande är kretstypen.
Vad är en elektrolyt i ett batteri?
Bildkälla: Tinux/gringer/Wikimedia Commons
I batterier är elektrolyten det medium som möjliggör flödet av joner mellan anoden och katoden, samtidigt som de förblir elektriskt neutrala. Denna jonrörelse är avgörande för de kemiska reaktionerna som sker under laddnings- och urladdningsprocessen. För att lära dig mer om detta, läs om hur litiumjonbatterier fungerar.
Vilken elektrod är positiv?
För att förstå polariteten när det talas om elektroder i en cell eller krets är det viktigt att beakta de två reaktionerna som äger rum på de två platserna. I en galvanisk cell genomgår anoden oxidation och fungerar som den negativa elektroden, medan den vid elektrolys blir den positiva. Omvänt underlättar katoden reduktion och fungerar som den positiva elektroden i en galvanisk cell, men som den negativa terminalen vid elektrolys.