Concetti Chiave
- La riduzione avviene prima sui cationi dei metalli di transizione, poi sugli ioni H+ e infine sull'acqua.
- L'ossidazione segue l'ordine: anioni monoatomici, ioni OH-, e acqua.
- Nelle soluzioni di HCl, Cl- si ossida all'anodo mentre H+ si riduce al catodo, formando Cl2 e H2.
- In una soluzione di NaOH, OH- si ossida producendo O2 e H2 al catodo attraverso l'elettrolisi dell'acqua.
- L'acqua pura non conduce elettricità; per migliorarne la conducibilità, si aggiungono elettroliti come nitrati o solfati.
Regole per la riduzione/ossidazione elettrolitica
Si riducono nell’ordine:1- I cationi dei metalli di transizione;
2- Gli ioni H+ (soluzioni acide);
3- L’acqua.
Si ossidano nell’ordine:
1- Gli anioni monoatomici (Cl-, Br- ecc…);
2- Gli ioni OH- (soluzioni basiche);
3- L’acqua.
Si consideri una soluzione acquosa di HCl. Il sistema contiene le specie H2O, H+, Cl-. Possono ridursi H2O e H+, mentre possono ossidarsi H2O e Cl-.
- Anodo (+): 2Cl- Cl2 + 2e-
- Catodo (-): 2H+ + 2e- H2
- Reazione complessiva: 2H+ + 2Cl- H2 + Cl2
- In forma neutra: 2HCl H2 + Cl2
Si consideri una soluzione acquosa di NaOH. Il sistema contiene le specie H2O, Na+, OH-.
- Anodo (+): 2OH- → 1/2 O2 + H2O + 2e-
- Catodo (-): 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
- Reazione complessiva: H2O H2 + ½ O2 (elettrolisi dell’acqua)
L’acqua pura non è conduttrice ([H+] = [OH-] = 10-7), quindi, la tipica pericolosità corrente elettrica-acqua è valida proprio perchè nell'ambiente l'acqua non è mai pura, all'interno di essa ci sono quantità variabili di soluti. Per renderla conduttrice si deve aggiungere un elettrolita che non intervenga nel processo ossido-riduttivo. Possono essere aggiunti all’acqua nitrati o solfati di metalli alcalini o alcalino terrosi.
- Anodo (+): 2 H2O (l) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e-
- Catodo (-): 4 H2O (l) + 4e- → 2H2 (g) + 4OH- (aq)
- Reazione netta: 2 H2O (l) → O2 (g) + 2H2 (g)
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