Cos'è l'elettrolisi?

Elettrolisi è un processo fisico-chimico che utilizza energia elettrica da qualsiasi fonte (come ( batteria o batteria) per forzare il verificarsi di una reazione chimica per produrre sostanze semplici o composite che non si trovano in natura o che non si trovano in grandi quantità.

Rappresentazione dell'assemblaggio di qualsiasi sistema di elettrolisi

Durante l'elettrolisi, un catione subisce una riduzione al catodo e un anione subisce un'ossidazione all'anodo. Ciò avviene tramite scarica elettrica fornita da una sorgente esterna. Quindi, nell'elettrolisi, abbiamo una reazione di ossidazione e riduzione non spontanea.

Ora comprendi i due modi in cui si verifica l'elettrolisi:

In questo tipo di elettrolisi, usiamo a sostanza ionica allo stato liquido in una vasca elettrolitica. Quando la sostanza ionica (XY) subisce fusione, subisce il processo di dissociazione, come di seguito rappresentato:

Quindi, quando si accende la fonte di alimentazione, il catione (X⁺) si sposta verso il catodo, e gli anioni (Y^-) si spostano verso l'anodo. In tal modo:

Al catodo: i cationi ricevono elettroni (subiscono riduzione) e si trasformano in una sostanza stabile (X), processo rappresentato dalla seguente equazione:

All'anodo: gli anioni perdono elettroni (subiscono ossidazione) e diventano una sostanza stabile (X), un processo rappresentato dalla seguente equazione:

a) Esempio di elettrolisi ignea

Ad esempio, segui ora l'elettrolisi ignea del cloruro di sodio (NaCl). Quando il cloruro di sodio (NaCl) subisce la fusione, subisce il processo di dissociazione, come mostrato di seguito:

Quindi, quando la fonte di alimentazione è accesa, il catione (Na⁺) si sposta verso il catodo, e gli anioni (Cl^-) si spostano verso l'anodo. In tal modo:

Al catodo: i cationi in⁺ ricevono elettroni (subiscono riduzione) e diventano una sostanza stabile (Na, che è un metallo solido), un processo rappresentato dalla seguente equazione:

All'anodo: gli anioni Cl^- perdono elettroni (subiscono ossidazione) e diventano una sostanza stabile (Cl₂, che è gassoso), processo rappresentato dalla seguente equazione:

Schema che dimostra l'elettrolisi ignea di NaCl

Così, nell'elettrolisi ignea del cloruro di sodio, si ha la formazione di sodio metallico (Na) e cloro gassoso (Cl₂).

In questo tipo di elettrolisi si utilizza una sostanza ionica disciolta in acqua, all'interno del serbatoio elettrolitico. Quindi, prima di eseguire l'elettrolisi, mescoliamo prima la sostanza (di solito un sale inorganico) in acqua per provocarne la dissociazione (rilascio di un catione e di un anione), come mostrato sotto:

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La differenza rispetto all'elettrolisi ignea è che, oltre agli ioni di dissociazione, abbiamo anche ioni di autoionizzazione dell'acqua. Nella sua autoionizzazione, l'acqua produce un catione idronio (H⁺) e un anione idrossido (OH^-), come nell'equazione seguente:

Quindi, all'interno della vasca elettrolitica, abbiamo la presenza di due cationi (uno dalla sostanza ionico e uno dall'acqua) e due anioni (uno dalla sostanza ionica e l'altro dalla Acqua).

Per sapere quale catione si sposterà al catodo e quale anione si sposterà all'anodo, è necessario conoscere l'ordine di scarica dei cationi e degli anioni.

• Per i cationi:

Au>Pt>Hg>Ag>Cu>Ni>Cd>Pb>Fe>Zn>Mn>idronio>Famiglia IIIA> Famiglia IIA > Famiglia IA

• per anioni

Anioni non ossigenati e HSO₄ > idrossido > anioni ossigenati e F

Quindi, quando la fonte di alimentazione è accesa, un catione (X⁺) si sposta verso il catodo, e uno degli anioni (Y^-) si sposta verso l'anodo.

Al catodo: i cationi ricevono elettroni (subiscono riduzione) e si trasformano in una sostanza stabile (X), processo rappresentato dalla seguente equazione:

All'anodo: gli anioni perdono elettroni (subiscono ossidazione) e si trasformano in una sostanza stabile (Y), un processo rappresentato dalla seguente equazione:

a) Esempio di elettrolisi acquosa

Come esempio, utilizzeremo l'elettrolisi acquosa del cloruro di sodio (NaCl). Quando il cloruro di sodio (NaCl) viene sciolto in acqua, subisce il processo di dissociazione, come mostrato di seguito:

Oltre alla dissociazione di NaCl, abbiamo l'autoionizzazione dell'acqua:

Quindi abbiamo i cationi H⁺ e via⁺ e gli anioni OH^- e Cl^-. Quindi, quando la fonte di alimentazione è accesa, abbiamo quanto segue:

al catodo: i cationi H⁺ ricevere elettroni (ridotti) e diventare una sostanza stabile (H₂, che è un gas). Questo perché l'idronio ha priorità di scarico sugli elementi della famiglia IA (in questo caso Na). Il processo è rappresentato dalla seguente equazione:

all'anodo: gli anioni Cl^- perdono elettroni (subiscono ossidazione) e diventano una sostanza stabile (Cl₂, che è gassoso). Questo perché il Cl^- è un anione non ossigenato e ha priorità di scarica sull'idrossido, un processo rappresentato dalla seguente equazione:

Schema che dimostra l'elettrolisi acquosa di NaCl

Quindi, nell'elettrolisi acquosa del cloruro di sodio, si ha la formazione di gas idrogeno (H₂) e cloro gassoso (Cl₂).

Di Me. Diogo Lopes Dias