L’elettrolisi dell'acqua è un processo chimico che si genere nelle celle elettrolitiche, permettendo la trasformazione dell’energia elettrica in energia chimica. Questo avviene attraverso reazioni di ossido-riduzione provocate dalla corrente elettrica.

elettrolisi

Alcuni liquidi, come l’alcole, l’etere, l’acqua chimicamente pura, sono cattivi conduttori e si comportano come gli isolanti. Altri liquidi invece sono buoni conduttori se sono corpi semplici, come il mercurio ed i metalli fusi, la corrente attraversandoli non ha azione, ma se si tratta di una soluzione di sali, acidi, basi, la corrente agisce chimicamente sopra di essi.

Il liquido si dice elettrolito, i conduttori che immersi nel liquido servono al passaggio della corrente, si chiamano elettrodi. Precisamente l’ánodo è l’elettrodo collegato al polo positivo della linea e il catodo quello collegato al polo negativo.

Le due particelle dell'elettrolisi che si creano durante il passaggio della corrente sono chiamate ioni. Uno chiamato anione e l’altro chiamato catione. L’anione si muove verso anodo, invece il catione, si muove verso il catodo. Questa decomposizione si chiama elettrólisi.

Nell’ elettrolisi l’idrogeno od il metallo costituisce sempre il catione, cioè si muove nel senso della corrente, esso è pertanto carico positivamente. Se, per esempio, in un bicchiere contenente dell'acqua acidulata con acido solforico si mettono due fili di platino (inattaccabili), collegati ai poli di una sorgente elettrica, si osserva la formazione di ossigeno al polo positivo e di idrogeno al polo negativo. Raccogliendo i gas mediante due campane di vetro, si constata che il volume dell’idrogeno è doppio di quello dell’ossigeno. Tale apparecchio, col quale si ottiene la scomposizione elettrolitica dell’acqua, si chiama voltametro.

Questo video prodotto da eniscuolachannel (il canale è presente su youtube a questo indirizzo: eniscuolachannel ) vi mostra come potete riprodurre a casa vostra l'esperimento dell'elettrolisi in modo semplice e sicuro

Voltametro di Hofmann

elettrolisi-voltametro-di-Hofmann.jpg Un famoso apparecchio per elettrolizzare l’acqua è chiamato Voltametro di Hofmann (immagine a lato). Questo apparecchio fu inventato da August Wilhelm von Hofmann (1818–1892). E costituito da tre cilindri verticali solitamente in vetro uniti tra di loro. Il cilindro centrale è aperto sulla sommità per permettere l’aggiunta di acqua ed un composto ionico per migliorare la conduttività, come ad esempio piccole quantità di acido solforico.

Un elettrodo di platino viene messo sul fondo di ognuno dei due cilindri esterni. Questi due elettrodi sono connessi ad una sorgente elettrica. Quando viene fatta scorrere corrente attraverso il voltametro di Hofmann si forma ossigeno gassoso all'anodo e idrogeno gassoso al catodo. Ogni gas si sapara dall'acqua e si raccoglie in cima ai due cilindri esterni.

Nell’elettrolisi la quantità di elettrolito decomposto dalla corrente in un certo tempo è proporzionale alla quantità di elettricità, che lo ha attraversato (Legge di Faraday).

Cosi ogni coulomb deposita sul catodo immerso in una soluzione di sale d'argento milligrammi 1,118 di argento. Da ciò si deduce che Pampere è Pintensità. di una. corrente costante, che, attraversando una soluzione di nitrato di argento, deposita milligrammi 1,118 di argento in un secondo.

In una soluzione di un sale di oro deposita milligrammi 0,679 di oro, ecc.

Dicesi equivalente elettrochimico di un metallo il peso di questo che viene messo in libertà per elettrolisi dall’unità di quantità di elettricità, esso viene di solito misurato in grammi per ogni amperora.

I principali equivalenti elettrochimici in grammi per amperora sono: equivalenti elettrochimici

Applicazioni dell’elettrolisi.

Una interessante applicazione dell'elettrolisi è la galvanostegia (vedere immagine sotto), che ha lo scopo di deporre uno strato sottile di metallo (rame, argento, oro, nichel, ecc.) sopra oggetti vari di materiali metallici. Questa tecnica si applica a metalli per scopi si protezione all'ossidazione se l’oggetto è di metallo ossidabile, od a scopo di abbellimento se l’oggetto è formato da metallo di poco pregio.

galvanostegia

I pezzi da ricoprire (che devono essere ben puliti), formano il catodo e quindi sono collegati al polo negativo della linea elettrica. Essi sono immersi in una soluzione salina del metallo che deve formare il rivestimento, mentre una lastra di questo stesso metallo forma l’anodo e va collegata al polo positivo della linea.

Se, per esempio, si vuol coprire di rame un oggetto, si usa un anodo di rame ed un bagno di solfato di rame (Gu S04). Sotto l’azione della corrente, il solfato si scinde: il rame va al catodo e forma il rivestimento; il rimanente della molecola (S04) va all'anodo e col rame ricompone il solfato.

Tutto dunque avviene come se il rame dell'anodo fosse trasportato al catodo. Similmente, per nichelare un oggetto si usa un anodo di nichel ed un bagno di solfato doppio di nichel e di ammoniaca; per indorare un oggetto si usa un anodo d'oro ed una soluzione di cianuro di potassio e cloruro d'oro.

Si possono pure «ottenere riproduzioni di medaglie, bassorilievi galvanoplastica. Basta prendere un impronta dell’oggetto da riprodurre mediante cera od altra sostanza plastica, ricoprirla di grate e porla nell’apposito bagno, unita al polo negativo. Si può cosi ottenere il deposito di uno strato suffìciente del metallo, di cui è fatto l'anodo.

Similmente, se si incide un disegno sopra una tavoletta di cera e vi si stempera uno strato di grafite, si possono ottenere mediante l’elettrolisi delle lastre di rame con le impronte a rilievo, permettenti la riproduzione su carta mediante inchiostro tipograco elettrotipia.

L’elettrolisi trova larga applicazione nelle industrie chimiche sia per l’estrazione dei metalli (rame, oro, ecc.) dai minerali, che per la fabbricazione di varie sostanze, tra le quali si ricorderà quella importantissima della soda caustica, dei clorati, iperclorati, cloroformio, il cui punto di partenza è la scomposizione elettrolitica del sale marino cloruro di sodio.

Elettrolisi esercizi.

Esercizio: 1) Quanti grammi di argento sono depositati da una corrente di 10 ampere, che attraversa per tre ore una soluzione di un sale di argento?
Poichè un amperora libera 4,025 gr di argento, il peso P cercato è:

P = 4,025 X 10 X 3 = 120,75 gr.

Esercizio: 2) Determinare l'intensita di una corrente, che in una soluzione di sale d'argento deposita 20 grammi di argento in 25 minuti.

Una corrente dell'intensità di un ampere (in un'ora deposita 4,025gr. di argento) in 25m (cioè in 1500 secondi) ne deposita il peso x dato dalla seguente proporzione:

x : 1500 = 4,025 : 3600 x = (1500 x 4,025) / 3600 = 1,677gr.

Poichè nello stesso tempo la corrente incognita I ne ha depositato 20gr si ha:

I = 20 / 1,677 = 11,925 A

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