La noción de cátodo se utiliza en el ámbito de la física para denominar a un electrodo negativo. La etimología del término nos remite al vocablo griego káthodos, que se traduce como «camino descendente».
Se llama electrodo al extremo de un conductor eléctrico que recoge o transfiere una corriente cuando se encuentra en contacto con un medio. En el caso específico de los cátodos, son electrodos que tienen carga eléctrica negativa.
Los extremos o terminales de una batería o de una pila reciben el nombre de polos, que pueden ser negativos o positivos. A esta cualidad se la denomina polaridad. El sentido de circulación de la corriente eléctrica se fijó convencionalmente como el flujo de cargas que va desde el polo positivo hacia el polo negativo.
En los dispositivos que brindan energía, como las baterías, el cátodo tiene polaridad positiva. En cambio, si el elemento realiza un consumo energético, el cátodo dispone de polaridad negativa.
En los cátodos se generan reacciones redox (de reducción-oxidación) que hacen que un material, al obtener electrones (partículas elementales que disponen de carga negativa), sufra una reducción de su estado de oxidación. En los ánodos (electrodos positivos), por otro lado, se llevan a cabo reacciones de oxidación, que llevan a que un material pierda electrones y aumente su estado de oxidación.
Con respecto a la etimología, se sabe que el término fue acuñado por el físico y químico Michael Faraday, originario de Gran Bretaña, quien realizó grandes aportes a los ámbitos de la electroquímica y el electromagnetismo. Más específicamente, Faraday lo mencionó por primera vez en el contexto de sus investigaciones experimentales sobre la electricidad, en la séptima serie.
El significado que dio a la palabra cátodo fue el de «salida, camino descendente», ya que su origen se encuentra en un vocablo griego que puede traducirse como «camino, hacia abajo»; en este caso, se debe entender solamente en referencia al electrolito de las celdas electroquímicas.
Se denomina cátodo termoiónico a aquel electrodo que, a partir del efecto termoiónico generado por el calor, realiza una emisión de electrones; a este fenómeno también se lo conoce como efecto Edison. Este tipo de cátodo, por ejemplo, es la fuente de electrones usada en las válvulas termoiónicas.
Una de las propiedades más importantes del cátodo termoiónico es que puede aumentar su propia temperatura por su cuenta; para ello, hace que circule una corriente de caldeo por él, o bien utiliza un filamento al que se encuentre acoplado térmicamente. Los materiales que logran emitir electrones a una temperatura no demasiado elevada son los más eficientes para aprovechar el efecto termoiónico; algunos de los más comunes son las aleaciones de wolframio (que también se denomina tungsteno), torio y lantánidos; otra opción es recubrir el cátodo con óxido de calcio.
Se conoce como rayos catódicos, por otro lado, a las corrientes de electrones que pueden observarse en tubos de vacío, aquellos que se fabrican en cristal y que están equipados con un mínimo de dos electrodos, un ánodo y un cátodo en una configuración que se denomina diodo. Cuando el cátodo se calienta, emite una radiación que se traslada en dirección al ánodo; si las paredes internas de cristal detrás de este último tienen una cobertura de algún material fluorescente, entonces producen un brillo intenso.
Este concepto lo encontramos en la mayoría de las pantallas de televisores y monitores de las décadas pasadas, ya que utilizaban tubos de rayos catódicos, una tecnología que emite rayos de forma constante hacia una pantalla de cristal recubierta de plomo y fósforo para reproducir imágenes. El plomo protege a la persona de las radiaciones de los rayos mientras que el fósforo posibilita la reproducción de imágenes.
