Concetti Chiave
- L'elettrolisi è un processo che utilizza l'elettricità per forzare reazioni redox non spontanee, convertendo energia elettrica in energia chimica.
- Nelle celle elettrolitiche, i cationi migrano verso il catodo per la riduzione, mentre gli anioni migrano verso l'anodo per l'ossidazione.
- Il segno degli elettrodi in una cella elettrolitica è opposto a quello delle celle galvaniche, richiedendo una soluzione conduttrice come un sale fuso o una soluzione elettrolitica.
- Nell'elettrolisi di NaCl fuso, avvengono l'ossidazione del cloruro e la riduzione del sodio, producendo Na e Cl2.
- Nell'elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa, l'acqua si riduce al catodo e il cloruro si ossida all'anodo, favorendo le reazioni con potenziali di riduzione più alti o di ossidazione più bassi.
Elettrolisi: forzare reazioni non spontanee a decorrere
Abbiamo finora trattato delle pile galvaniche, celle elettrochimiche in cui una trasformazione chimica è usata per produrre elettricità.
Un altro tipo di cella elettrochimica, la cella elettrolitica, usa l’elettricità per produrre una reazione redox non spontanea. L’elettrolisi è il processo mediante il quale una reazione redox non spontanea è forzata a decorrere con l’applicazione di energia elettrica.
Nelle celle elettrolitiche i processi che avvengono sono i seguenti:
- Al catodo (elettrodo negativo, -):
- Migrano i cationi;
- Avviene la riduzione.
- All’anodo (elettrodo positivo, +):
- Migrano gli anioni;
- Avviene l’ossidazione.
È importante notare che il segno degli elettrodi è l’opposto di quello osservato in una cella galvanica.
il passaggio di corrente nella soluzione avviene con trasporto di materia: la soluzione deve essere conduttrice (un sale fuso o una soluzione elettrolitica).Si consideri un sale fuso, NaCl fuso. Nell’elettrolisi di cloruro di sodio fuso con elettrodi inerti sono possibili soltanto un’ossidazione e una riduzione.
- Ossidazione: 2Cl-Cl2 + e- (anodo, +);
- Riduzione: Na+ + e-Na
- Reazione: Na+ + Cl-Na + Cl2
Si consideri ora l’elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa. Le reazioni che avvengono sono le seguenti:
- Riduzione: H2O + e- → 1/2 H2 + OH- (catodo, -);
- Ossidazione: Cl- → 1/2 Cl2 + e-
- Reazione: H2O + Cl- → 1/2 H2 +1/2 Cl2 + OH-
Se sono presenti due o più specie che possono ridursi si riduce quella con potenziale di riduzione più alto. Esempio E°(H2O / H2, OH-) = -0.83 V e E°(Na+ / Na) = -2.71 V, il potenziale di riduzione più alto è quello dell’acqua, quindi sarà l’acqua a ridursi.
Se sono presenti due o più specie che possono ossidarsi, si ossida la specie con potenziale di riduzione più basso (e di conseguenza più alto potenziale di ossidazione). Esempio: tra E°(Cl2/ Cl-) = 1.36V e E°(I2 / I-) = 0.54V si ossida lo ione ioduro.
Domande da interrogazione
- Che cos'è l'elettrolisi e come funziona nelle celle elettrolitiche?
- Qual è la differenza tra l'elettrolisi di NaCl fuso e quella in soluzione acquosa?
- Come si determina quale specie si riduce o si ossida durante l'elettrolisi?
L'elettrolisi è il processo mediante il quale una reazione redox non spontanea è forzata a decorrere con l'applicazione di energia elettrica, convertendo energia elettrica in energia chimica. Nelle celle elettrolitiche, i cationi migrano al catodo dove avviene la riduzione, mentre gli anioni migrano all'anodo dove avviene l'ossidazione.
Nell'elettrolisi di NaCl fuso, avvengono l'ossidazione del cloruro e la riduzione del sodio. In soluzione acquosa, invece, l'acqua si riduce al catodo e il cloruro si ossida all'anodo, producendo idrogeno, cloro e ioni idrossido.
La specie con il potenziale di riduzione più alto si riduce, mentre quella con il potenziale di riduzione più basso (e quindi potenziale di ossidazione più alto) si ossida. Ad esempio, tra H2O e Na+, l'acqua si riduce perché ha un potenziale di riduzione più alto.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
