Elettrolisi del cloruro di sodio igneo. Elettrolisi del sale

Nel testo "Elettrolisi Ignea”, è stato spiegato che questo processo avviene quando una corrente elettrica viene fatta passare in una sostanza fusa (allo stato liquido), senza la presenza di acqua e, in questo modo, il catione riceve elettroni e l'anione cede elettroni, in modo che entrambi abbiano carica elettrica pari a zero ed energia accumulato.

Per comprendere meglio come avviene l'elettrolisi ignea, consideriamo uno degli esempi più importanti di questo tipo di processo, l'elettrolisi del cloruro di sodio o sale da cucina (NaCl).

Il cloruro di sodio si forma in natura attraverso il trasferimento di un elettrone dal sodio (Na) al cloro (Cl), secondo la reazione seguente:

2Na(s) + 1Cl₂(g) → 2NaCl (s)

Questo processo è spontaneo, ma non è spontaneo il processo inverso di questa reazione, cioè la produzione di cloro gassoso (Cl₂(g) – figura sotto) e sodio metallico (Na (s)) non si trova in natura. Se vogliamo che ciò accada, dovremo avviare il processo.

Questo può essere fatto mediante elettrolisi ignea. Il sale viene riscaldato ad una temperatura superiore a 800,4°C, che è il suo punto di fusione; e in questo modo si fonde, passando da solido a liquido. In questo stato fisico, i tuoi ioni Na

⁺ e Cl^- sono liberi.

Il sale fuso viene quindi posto in un contenitore, il recipiente elettrolitico, e due elettrodi inerti di platino o di grafite vengono immersi nel cloruro di sodio. Questi elettrodi sono collegati a una sorgente che genera corrente elettrica continua, come una batteria o una cella.

Al passaggio della corrente elettrica avviene quanto segue:

• Il polo negativo della batteria o della cella fornisce elettroni ad uno degli elettrodi, che diventa il catodo;
• catodo: riceve gli elettroni dalla cellula e diventa il polo negativo, attirando i cationi Na⁺, perché le cariche opposte si attraggono. Questi ioni ricevono gli elettroni dall'elettrodo (catodo) e si verifica la loro riduzione, formando sodio metallico:

Riduzione:A⁺_(ℓ) + e^- → In_(S)

Il sodio metallico si deposita sopra l'elettrodo e viene inviato a un serbatoio.

• Anodo: si carica positivamente, attraendo gli anioni Cl^- (ecco perché si chiama anodo). Questi ioni perdono i loro elettroni quando entrano in contatto con l'anodo e, quindi, subiscono ossidazione, formando atomi di cloro, che immediatamente si combinano a due a due per formare cloro gassoso:

Ossidazione:2Cl^-_(ℓ) → 2 e^- + 1Cl₂(g)

Questo gas gorgoglia attorno all'anodo e viene raccolto da un tubo di vetro adattato al sistema.

Pertanto, la reazione complessiva che si verifica in questo caso è data da:

Catodo: 2Na⁺_(ℓ) + 2e^- → 2Na_(S)
Anodo: 2Cl^-_(ℓ) → 2 e^- + 1Cl₂(g) ____________
Reazione globale: 2Na⁺_(ℓ) + 2Cl^-_(ℓ) → 2Na_(S) + 1Cl₂(g)

Un altro aspetto importante da tenere presente, evidenziato alla fine del testo citato (Elettrolisi Ignea), è che, per l'elettrolisi si verifica, la cella o batteria utilizzata per generare la corrente elettrica deve avere un ddp (differenza di potenziale) uguale o maggiore della differenza di potenziale del reazione.

Diamo un'occhiata a questo nel caso dell'elettrolisi del cloruro di sodio che stiamo considerando. Per conoscere la differenza di potenziale di questa reazione è sufficiente diminuire il potenziale di riduzione standard del catodo di quello dell'anodo. Questo è spiegato nel testo. Differenza potenziale di una batteria .

Attraverso la tabella dei potenziali standard di riduzione (E⁰rosso), sappiamo che:

A⁺_(ℓ) + e^- → In_(S) E⁰rosso= -2,71
2Cl^-_(ℓ) → 2 e^- + 1Cl₂(g) AND⁰rosso= +1.36

Ora, diminuisci questi valori per conoscere la differenza potenziale della reazione globale:

E⁰ = AND⁰_{rosso (catodo)}  - E⁰_{rosso (anodo)}
E⁰ = -2,71 – (+ 1,36)
E⁰ = - 4,07 V

Pertanto, ciò significa che la cella o batteria che verrà utilizzata deve avere una tensione uguale o superiore a 4,07V per eseguire l'elettrolisi ignea del cloruro di sodio.

Il valore negativo indica solo che si tratta di un processo non spontaneo.. Nel caso delle batterie, che è un processo spontaneo, il valore della forza elettromotrice (∆E⁰) dà sempre positivo.

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-Ignea-cloreto-sodio.htm