Concetti Chiave
- I cationi dei metalli di transizione, gli ioni H+ e l'acqua si riducono in quest'ordine, evidenziando l'importanza della loro reattività in soluzioni acquose.
- Gli anioni monoatomici e gli ioni OH- si ossidano prima dell'acqua, riflettendo la loro maggiore predisposizione a cedere elettroni.
- Durante l'elettrolisi di una soluzione acquosa di HCl, si generano idrogeno e cloro attraverso la riduzione degli ioni H+ e l'ossidazione degli ioni Cl-.
- La conduzione elettrica dell'acqua pura è limitata; è necessario aggiungere un elettrolita per migliorare la conduttività senza interferire con le reazioni redox.
- Nella soluzione acquosa di NaOH, l'elettrolisi produce ossigeno e idrogeno mediante reazioni specifiche agli elettrodi, evidenziando il comportamento degli ioni OH- e H2O.
Riduzione e ossidazione in soluzioni
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)
Domande da interrogazione
- Quali specie chimiche possono ridursi in una soluzione acquosa di HCl?
- Qual è la reazione complessiva durante l'elettrolisi di una soluzione di HCl?
- Come si può rendere l'acqua pura conduttrice?
Nella soluzione acquosa di HCl, possono ridursi sia l'acqua (H2O) che gli ioni H+ (H+), come indicato nel testo.
La reazione complessiva durante l'elettrolisi di HCl è 2H+ + 2Cl- → H2 + Cl2, evidenziando la produzione di idrogeno e cloro.
Per rendere l'acqua pura conduttrice, è necessario aggiungere un elettrolita, come nitrati o solfati di metalli alcalini o alcalino terrosi, che non interferisca nel processo ossido-riduttivo.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
