Catodo
Che cos'è il catodo?
In questa lezione vedremo che cos'è e come è definito il catodo. L'individuazione del catodo è spesso problematica poiché, nei sistemi elettrochimici, come vedremo, talvolta corrisponde al polo positivo (+) e altre volte al polo negativo (-).
Tramite semplici esempi e immagini illustrative cercheremo pertanto di fare chiarezza su un argomento tanto importante della chimica generale e della fisica. Daremo inizialmente una definizione generale di catodo per poi intercalare questa definizione al caso delle pile e al caso delle celle galvaniche.
Definizione di catodo
Nei sistemi elettrochimici il catodo (dal greco κάθοδος = "discesa") è l'elettrodo nel quale avviene la semireazione di riduzione*; di conseguenza l'anodo è l'elettrodo nel quale avviene la semireazione di ossidazione (piccolo trucchetto per associare i termini: vocale con vocale - anodo, ossidazione - consonante con consonante - catodo, riduzione).
* ricordiamo che una semireazione di riduzione è una semireazione in cui avviene acquisto di elettroni; tali elettroni sono ceduti da un'altra specie chimica che, perdendo elettroni, si ossida. Una riduzione implica una diminuzione del numero di ossidazione della specie chimica che reagisce.
Il catodo nelle pile
In particolare, nelle celle galvaniche dette comunemente pile, il catodo è l'elettrodo sul quale avviene la semireazione di riduzione e corrisponde al polo positivo (+) della pila.
Prendendo come esempio la pila Daniell, il catodo è l'elettrodo nel quale avviene la reazione di riduzione del Cu2+ a rame metallico e corrisponde all'elettrodo positivo (+) della pila. In tale elettrodo, gli ioni Cu2+ acquistano due elettroni trasformandosi in rame metallico (Cu) secondo la semireazione:
Cu2 + 2e−→ Cu
Al catodo c'è quindi consumo di elettroni che, per mezzo del circuito elettrico esterno, sono giunti sino ad esso dall'anodo nel quale sono stati prodotti (nel caso della pila Daniell dallo zinco metallico che si è ossidato secondo la seguente reazione di ossidazione Zn → Zn2+ + 2e−).
Nella pila Daniell (e nelle pile in generale), il catodo corrisponde all'elettrodo positivo (+).
Il catodo nelle celle elettrolitiche
Nelle celle elettrolitiche il discorso è diverso: in esse la reazione di riduzione viene forzata somministrando elettroni per mezzo di un generatore di corrente elettrica, quindi il catodo è il polo negativo (-).
Al catodo di una cella elettrolitica avviene sempre la semireazione di riduzione, ma nella cella elettrolitica il catodo è il polo negativo (-): i segni sono opposti a quelli di una pila.
Ad esempio, nell'elettrolisi del cloruro di sodio fuso, al catodo, caricato negativamente, giungono gli ioni Na+ che danno la seguente semireazione di riduzione Na+ + e− → Na.
Nel processo di elettrolisi il catodo corrisponde all'elettrodo negativo (-).
Riassumendo
1) Il catodo è l'elettrodo nel quale avviene la semireazione di riduzione.
2) Nelle celle galvaniche (pile), il catodo corrisponde al polo positivo (+) della pila.
3) Nelle celle elettrolitiche, il catodo corrisponde al polo negativo (-) della cella.
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