Elektrods ir vadītājs, kas nodod elektrisko strāvu no vienas vides uz citu, parasti no strāvas avota uz ierīci vai materiālu. Tam var būt dažādas formas, tostarp stieple, plāksne vai stieņa, un visbiežāk tas ir izgatavots no metāla, piemēram, vara, sudraba, svina vai cinka, bet var būt izgatavots arī no nemetāliskas vielas. kas vada elektrību, piemēram, grafīts. Elektrodus izmanto metināšanā, galvanizēšanā, akumulatoros, medicīnā un rūpniecībā procesos, kas saistīti ar elektrolīzi.
Anodi un katodi
Tiešās (līdzstrāvas) strāvas gadījumā elektrodi ir pa pāriem, un tos sauc par anodiem un katodiem. Akumulatoram vai citam līdzstrāvas avotam katods ir definēts kā elektrods, no kura iziet strāva, un anods kā punkts, kur tā atgriežas. Vairāk vēsturisku, nevis zinātnisku iemeslu dēļ elektrība ķēdē pēc vienošanās tiek attēlota kā kustība no pozitīvas uz negatīvu, tādējādi tā tiek uzskatīta par pozitīva lādiņa plūsmu no katoda un nonāk anodā. Tomēr elektriskā strāva sastāv no sīku negatīvi lādētu daļiņu plūsmas, ko sauc par elektroniem, tāpēc šī plūsma faktiski ir pretējā virzienā. Šajā kontekstā, iespējams, ir labāk domāt vienkārši par pozitīvajiem un negatīvajiem termināļiem.
Akumulatora jeb elektroķīmiskās šūnas iekšpusē elektrodi ir izgatavoti no dažādiem materiāliem, no kuriem viens atdod elektronus vieglāk nekā otrs. Tie tiek uzturēti saskarē ar vadošu ķīmisku vielu, kas var sadalīties pozitīvi un negatīvi lādētos jonos. Kad ķēde ir pabeigta, citiem vārdiem sakot, kad akumulators ir pievienots elektriskai ierīcei, piemēram, spuldzei, šūnā notiek redoksreakcija. Tas nozīmē, ka vadošā ķīmiskā viela iegūst elektronus vienā elektrodā — process, ko sauc par reducēšanu — un zaudē tos pie otra — process, ko sauc par oksidāciju —, kā rezultātā elektroni plūst kā strāva ap ķēdi. Reducēšana vienmēr notiek pie katoda un oksidēšana pie anoda.
Atkārtoti uzlādējamā akumulatorā šis process notiek otrādi, kamēr akumulators tiek uzlādēts. Elektrisko strāvu no cita avota izmanto, lai darbinātu redoksreakciju pretējā virzienā, kas nozīmē, ka anods kļūst par katodu un otrādi. Joprojām ir tā, ka reducēšana notiek pie katoda un oksidēšanās pie anoda, bet strāvas virziens ir apgriezts, tāpēc tas, kurš elektrods ir negatīvs un kurš ir pozitīvs, ir atkarīgs no tā, vai akumulators piegādā strāvu vai uzlādējas. Dažreiz šūnas tiek savienotas kopā ar elektrodu, kas darbojas kā anods vienai šūnai un katods otrai. To sauc par bipolāru elektrodu.
Maiņstrāvas (AC) gadījumā nav atšķirības starp anodu un katodu. Tas ir tāpēc, ka strāva pastāvīgi maina virzienu, daudzas reizes sekundē. Tāpēc elektrods, kas izmanto šāda veida strāvu, pastāvīgi pārslēgtos no negatīva uz pozitīvu.
Elektrolīze
Šajā procesā līdzstrāva plūst caur vadošu šķidru vidi no katoda uz anodu, ļaujot notikt reducēšanās un oksidācijas procesiem. Tas ir ļoti noderīgs veids, kā ražot noteiktas ķīmiskas vielas un jo īpaši izolēt ķīmiskos elementus no to savienojumiem. Dažu ļoti reaģējošu elementu gadījumā tas ir vienīgais praktiskais veids, kā to izdarīt.
Lai iegūtu noteiktu elementu, šī elementa jonu savienojumu var elektrolizēt. Piemērs ir nātrija metāla ražošana no izkausēta sāls vai nātrija hlorīda. Kad strāva plūst, pozitīvi lādēti nātrija joni tiek piesaistīti negatīvajam elektrodam jeb katodam, kur tie iegūst elektronus, veidojot nātrija metālu. Negatīvi lādētie hlorīda joni tiek piesaistīti anodam, kur tie zaudē elektronus, veidojot hlora gāzi, kas arī tiek savākta kā blakusprodukts.
Galvanizācija
Šajā procesā metāla priekšmets tiek pārklāts ar citu metālu, lai uzlabotu tā izturību pret koroziju vai izskatu. Pārklājamais objekts veido katodu elektrolīzes procesā, to iegremdējot šķīstošā metāla savienojuma šķīdumā, kas veidos pārklājumu, turklāt anods ir izgatavots arī no šī metāla. Kad strāva plūst, pozitīvie metālu joni no šķīduma tiek piesaistīti katodam un veido nogulsnes uz tā. Kad šķīdumā esošie joni tiek izlietoti, tie tiek aizstāti ar joniem, kas veidojas no anoda. Dažreiz anods ir izgatavots no cita materiāla, kas nav izlietots; šajā metodē metāla joni ir jāaizstāj, papildinot šķīdumu.
Citi lietojumi
Elektrodus izmanto loka metināšanā, kas ir paņēmiens divu metāla gabalu savienošanai, izmantojot lielu elektrisko strāvu. Patērējams elektrods kūst un nodrošina materiālu, kas savieno metālus. Neizlietojamais tips ir izgatavots no materiāla ar ļoti augstu kušanas temperatūru, piemēram, volframa, un vienkārši nodrošina siltumu, lai izkausētu citu materiālu, kas veido savienojumu. Medicīnā elektrodus var izmantot ārkārtas gadījumos, lai pievadītu sirdij elektrisko strāvu, izmantojot metodi, kas pazīstama kā defibrilācija. Tos izmanto arī, lai reģistrētu elektrisko aktivitāti smadzenēs elektroencefalogrammas (EEG) laikā.