The anoda dan katoda adalah jenis elektroda yang ditemukan dalam sel elektrokimia. Ini adalah perangkat yang mampu menghasilkan energi listrik melalui reaksi kimia. Sel elektrokimia yang paling banyak digunakan adalah baterai.
Ada dua jenis sel elektrokimia, sel elektrolitik dan sel galvanik atau volta. Dalam sel elektrolitik, reaksi kimia yang menghasilkan energi tidak terjadi secara spontan, tetapi arus listrik diubah menjadi reaksi kimia oksidasi-reduksi.
Sel galvanik terdiri dari dua setengah sel. Ini dihubungkan oleh dua elemen, konduktor logam dan jembatan garam.
Konduktor listrik, sesuai dengan namanya, menghantarkan listrik karena resistensinya sangat kecil terhadap pergerakan muatan listrik. Konduktor terbaik biasanya logam.
Jembatan garam adalah sebuah tabung yang menghubungkan dua setengah sel, dengan tetap mempertahankan kontak listriknya, dan tanpa membiarkan komponen dari setiap sel bersatu.Setiap setengah sel dari sel galvanik berisi elektroda dan elektrolit.
Ketika reaksi kimia berlangsung, salah satu dari setengah sel kehilangan elektron menuju elektroda, melalui proses oksidasi; sedangkan yang lain mendapatkan elektron untuk elektroda, melalui proses reduksi.
Proses oksidasi terjadi di anoda, dan proses reduksi di katoda
Anoda
Nama anoda berasal dari bahasa Yunani ανά (aná): naik, dan οδός (odós): cara. Faraday adalah orang yang menciptakan istilah ini di abad ke-19.
Definisi terbaik dari anoda adalah elektroda yang kehilangan elektron dalam reaksi oksidasi. Biasanya terhubung ke kutub positif dari transit arus listrik, tetapi ini tidak selalu terjadi.
Meskipun pada baterai, anoda adalah kutub positif, namun pada lampu LED sebaliknya, dengan anoda menjadi kutub negatif.
Biasanya, arah arus listrik ditentukan, mengapresiasi sebagai arah muatan bebas, tetapi jika konduktornya bukan logam, muatan positif yang dihasilkan dipindahkan ke konduktor luar.
Pergerakan ini mengandung makna bahwa kita memiliki muatan positif dan negatif yang bergerak berlawanan arah, sehingga dikatakan bahwa arah arus adalah jalur muatan positif kation yang berada di anoda menuju muatan negatif anoda. ditemukan di katoda.
Dalam sel galvanik, yang memiliki konduktor logam, arus yang dihasilkan dalam reaksi mengikuti jalur dari kutub positif ke kutub negatif.
Tetapi dalam sel elektrolitik, karena tidak memiliki konduktor logam, melainkan elektrolit, ion dengan muatan positif dan negatif dapat ditemukan yang bergerak ke arah yang berlawanan.
Anoda termionik menerima sebagian besar elektron yang berasal dari katoda, memanaskan anoda, dan harus menemukan cara untuk menghilangkannya. Panas ini dihasilkan dari tegangan yang terjadi di antara elektron.
Anoda khusus
Ada jenis anoda khusus, seperti yang ditemukan di dalam sinar-X. Dalam tabung ini, energi yang dihasilkan elektron, selain menghasilkan sinar-X, juga menghasilkan banyak energi yang memanaskan anoda.
Panas ini dihasilkan pada tegangan yang berbeda antara dua elektroda, yang memberikan tekanan pada elektron. Ketika elektron bergerak dalam arus listrik, mereka menabrak anoda, mentransmisikan panasnya ke anoda.
Katoda
Katoda adalah elektroda bermuatan negatif, yang mengalami reaksi reduksi dalam reaksi kimia, di mana bilangan oksidasinya berkurang saat menerima elektron.
Seperti halnya anoda, Faraday yang menyarankan istilah katoda, yang berasal dari bahasa Yunani κατά: 'ke bawah', dan ὁδός: 'jalan'. Untuk elektroda ini, muatan negatif diberikan seiring waktu.
Pendekatan ini ternyata salah, karena tergantung pada perangkatnya, ia memiliki satu beban atau lainnya.
Hubungan dengan kutub negatif ini, seperti halnya dengan anoda, muncul dari asumsi bahwa arus mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Ini muncul di dalam sel galvanik.
Di dalam sel elektrolitik, media transfer energi, tidak berada dalam logam tetapi dalam elektrolit, ion negatif dan positif dapat hidup berdampingan yang bergerak berlawanan arah. Tetapi menurut kesepakatan, arus dikatakan mengalir dari anoda ke katoda.
Katoda khusus
Salah satu jenis katoda khusus adalah katoda termionik. Dalam hal ini, katoda memancarkan elektron karena pengaruh panas.
Pada katup termionik, katoda dapat memanaskan dirinya sendiri dengan mensirkulasikan arus pemanas dalam filamen yang terpasang padanya.
Reaksi kesetimbangan
Jika kita mengambil sel galvanik, yang merupakan sel elektrokimia yang paling umum, kita dapat merumuskan reaksi kesetimbangan yang dihasilkan.
Setiap setengah sel yang membentuk sel galvanik memiliki tegangan karakteristik yang dikenal sebagai potensial reduksi. Dalam setiap setengah sel, reaksi oksidasi terjadi antara ion yang berbeda.
Ketika reaksi ini mencapai kesetimbangan, sel tidak dapat lagi memberikan tegangan. Pada saat ini, oksidasi yang terjadi pada setengah sel pada saat itu akan bernilai positif jika semakin mendekati kesetimbangan. Potensi reaksi akan semakin besar jika kesetimbangan tercapai.
Ketika anoda berada dalam kesetimbangan, ia mulai kehilangan elektron yang melewati konduktor ke katoda.
Reaksi reduksi terjadi di katoda, semakin jauh dari kesetimbangan, semakin besar potensi reaksi ketika terjadi dan mengambil elektron yang berasal dari anoda.
Referensi
- HUHEEY, James E., dkk. Kimia anorganik: prinsip struktur dan reaktivitas. Pearson Education India, 2006.
- SIENKO, Michell J.; ROBERT, A. Kimia: prinsip dan sifat. New York, AS: McGraw-Hill, 1966.
- BRADY, James E. Kimia umum: prinsip dan struktur. Wiley, 1990.
- PETRUCCI, Ralph H., dkk. Kimia umum. Dana Pendidikan Inter-Amerika, 1977.
- MASTERTON, William L.; HURLEY, Cecile N. Kimia: prinsip dan reaksi. Cengage Learning, 2015.
- BABOR, Joseph A.; BABOR, JoseJoseph A.; AZNÁREZ, José Ibarz. Kimia Umum Modern: Pengantar Kimia Fisika dan Kimia Deskriptif Lebih Tinggi (Anorganik, Organik, dan Biokimia). Marin ,, 1979.
- CHARLOT, Gaston; TRÉMILLON, Bernard; BADOZ-LAMBLING, J. Reaksi elektrokimia. Toray-Masson, 1969.