Concetti Chiave
- L'elettrochimica studia la conversione tra energia chimica ed elettrica, utilizzando celle galvaniche e celle elettrolitiche.
- La cella elettrolitica trasforma energia elettrica in chimica mediante il processo di elettrolisi, coinvolgendo elettrodi immersi in soluzioni ioniche.
- Durante l'elettrolisi, gli ioni positivi migrano verso il catodo e gli ioni negativi verso l'anodo, dando luogo a reazioni chimiche non spontanee.
- L'elettrolisi del cloruro di sodio fuso è un esempio chiave per ottenere sodio elementare attraverso il processo di elettrolisi.
- Le leggi di Faraday stabiliscono che la sostanza scaricata è proporzionale alla carica elettrica e che celle diverse producono ioni diversi in base ai pesi atomici.
L'elettrochimica è quella parte della chimica che studia le trasformazioni dell'energia chimica in energia elettrica e viceversa. Le prime avvengono spontaneamente in appositi dispositivi chiamati celle galvaniche oppure pile. Le seconde non avvengono spontaneamente e perciò viene usata energia elettrica per far avvenire le reazioni chimiche che spontaneamente non avverrebbero. Il dispositivo usato in questo caso è la cella elettrolitica e il processo e detto elettrolisi.
Funzionamento della cella elettrolitica
L'elettrolisi è un fenomeno attraverso il quale sia ha la trasformazione dell'energia elettrica in energia chimica. Il dispositivo in cui si fa avvenire l'elettrolisi è la cella elettrolitica, costituita da un contenitore in cui si pone la soluzione da elettrizzare in cui sono immersi due elettrodi, normalmente di grafite, collegati attraverso un filo metallico ad un generatore di corrente (pila). 
Le soluzioni da elettrizzare devono essere costituite da sostanze che si dissociano in ioni. Quando i due elettrodi di grafite sono collegati alla pila, si genera tra essi, all'interno della soluzione, un campo elettrico, cioè una zona di intense forze attrattive e repulsive per cui gli ioni presenti in soluzione cominciano a migrare: gli ioni positivi vanno verso il catodo riducendosi (cationi), mentre gli ioni negativi vanno verso l'anodo ossidandosi (anioni). Attraverso l'elettrolisi è possibile far avvenire reazioni che spontaneamente non avverrebbero.
Esempio di elettrolisi e leggi di Faraday
Un esempio è l'elettrolisi del cloruro di sodio fuso (NaCl), che rappresenta l'unico modo per ottenere il sodio allo stato elementare.
Le leggi di Faraday sono due:
1- La quantità di sostanza che si scarica agli elettrodi durante l'elettrolisi è proporzionale alla quantità di carica elettrica che attraversa la cella elettrolitica.
2- La stessa quantità di carica elettrica che attraversa celle elettrolitiche diverse, fa scaricare quantità di ioni diverse proporzionali ai rispettivi pesi atomici.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra celle galvaniche e celle elettrolitiche?
- Come funziona il processo di elettrolisi?
- Quali sono le leggi di Faraday riguardanti l'elettrolisi?
Le celle galvaniche trasformano spontaneamente l'energia chimica in energia elettrica, mentre le celle elettrolitiche richiedono energia elettrica per indurre reazioni chimiche che non avverrebbero spontaneamente (come descritto nel testo).
L'elettrolisi avviene in una cella elettrolitica, dove una soluzione ionica è immersa in due elettrodi collegati a un generatore di corrente. Gli ioni migrano verso gli elettrodi, con i cationi che si riducono al catodo e gli anioni che si ossidano all'anodo (come spiegato nel testo).
Le leggi di Faraday affermano che la quantità di sostanza che si scarica agli elettrodi è proporzionale alla carica elettrica che attraversa la cella elettrolitica e che la stessa carica elettrica provoca scariche diverse in celle diverse, proporzionali ai pesi atomici (come indicato nel testo).
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