Vor allem in der Elektrochemie beschäftigen wir uns (intensiv) mit elektrochemischen Prozessen. Die beiden wichtigsten Prozesse hierbei sind die Elektrolyse und die “galvanische” Zelle. Dabei laufen die elektrochemischen Prozesse an den sogenannten Elektronen ab. Die Elektrode setzt sich dabei aus einer metallischen Phase und in der Regel einer flüssigen Phase zusammen (der Elektrolytlösung).An der Phasengrenze zwischen metallischer Phase und Elektrolyt laufen die elektrochemischen Reaktionen ab. Nachfolgend ein paar Elektroden aufgelistet:
Oft tritt nun die Frage auf, welche Elektrode nun der Pluspol und welche Elektrode der Minuspol ist. Diese Frage ist im ersten Schritt leicht zu beantworten. Die Begriffe “Anode und Kathode” bzw. “Plus- und Minuspol” bezogen auf eine Elektrode sind zwei verschiedene Begriffe und nicht das gleiche. Dazu betrachten wir die Begriffe “Anode und Kathode” bzw. dessen Definition
Da eine Elektrolysereaktion die Umkehrreaktion einer “galvanischen Zelle” ist, also die elektrochemischen Prozesse entgegengesetz verlaufen, kann eine bestimmte Elektrode (Anode bzw. Kathode) nicht bei allem elektrochemischen Prozessen der gleiche Pol sein.
Ob nun eine Elektrode Kathode oder Anode bildet,hängt also davon ab, welcher elektrochemischer Vorgang an dieser Elektrode abläuft.
Beispiel:
Betrachten wir uns ein galvanischenes Element (aus einer Zink/Zinsulfat-Elektrode und einer Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode), so laufen folgende Reaktionen ab:
Zn —> Zn2+ + 2 e– (oxidierender Prozess) => Anode
Da an der Zink/Zinksulfat-Elektrode ein oxidierender Prozess abläuft, ist diese Elektrode in diesem Fall die Anode.
Ergebnis:
Da sich im Vergleich von Elektrolyse und “galvanischem Element” die Richtung des Elektronenflusses ändert, kehren sich auch die elektrochemischen oxidierende und reduzierende Vorgänge um. Daher kehren sich auch die Bezeichnungen “Anode” und Kathode” für eine bestimmte Elektrode um.´
Die Anode ist die Elektrode in einem elektrischen Gerät, an der die Oxidation bzw. der Verlust von Elektronen stattfindet.
An der Kathode findet die Reduktion, also die Aufnahme von Elektronen, statt.
In galvanischen Zellen ist die Anode der Ort, an dem eine chemische Substanz oxidiert wird (negative Polarität), während in elektrolytischen Zellen die Anode positiv geladen ist und Elektronen zieht.
Die Polarität bestimmt, wo die Oxidation oder Reduktion stattfindet. An der Anode (negative) finden Oxidationsreaktionen statt, während an der Kathode (positive) Reduktionsreaktionen stattfinden.
Während der Elektrolyse findet an der Anode die Oxidation (Verlust von Elektronen) statt und an der Kathode die Reduktion (Gewinn von Elektronen).
Anode und Kathode sind in einem geschlossenen Stromkreis definiert, können aber abhängig von der Stromrichtung wechseln.
In einer Batterie ist die Anode der negative Pol und die Kathode der positive Pol.
Als Anoden werden oft Metalle wie Zink oder Lithium verwendet, als Kathoden häufig Kupfer oder Graphit.
Das Redox-Potential gibt an, wie stark ein Reduktionsmittel Elektronen an die Anode abgeben bzw. wie stark ein Oxidationsmittel Elektronen von der Kathode aufnehmen kann.
Es ist wichtig, um Elektrochemische Prozesse zu verstehen und z.B. für die Verwendung und das Verständnis der Funktion von Batterien, Galvanik oder Elektrolyse.