Elettrolisi acquosa: cos'è, come, esercizi

IL elettrolisi acquosa è reazione redox non spontaneo che si verifica con il passaggio di corrente elettrica attraverso una soluzione di ioni disciolto in acqua. Per capirlo bene, è importante sapere cos'è l'elettrolisi stessa. Azione supplementare!

Vedi anche: Cos'è l'elettrolisi ignea??

Cos'è l'elettrolisi e a cosa serve?

Elettrolisi è il nome dato alla reazione chimica redox che si verifica a causa del passaggio di una corrente elettrica. Questa reazione può avvenire in due modi: a elettrolisi ignea e il elettrolisi in soluzione acquosa ionica. Quest'ultimo ci interessa in questo testo.

In entrambi i tipi di elettrolisi ci sono ioni, il differenza è che, nel primo tipo, il composto ionico è cast e non c'è acqua nel processo, e nel secondo, come dice il nome, il composto ionico è sciolto in acqua.

L'elettrolisi è un processo chimico utilizzato per ottenere di elementi chimici (piace metalli, idrogeno, berillio, cloro, tra gli altri), per il processo di zincatura, come la cromatura e la nichelatura, e anche per il

purificazione elettrolitica dei metalli. Se sei curioso di questo argomento, leggi il nostro testo: Concetto di elettrolisi.

Processo di zincatura di strutture metalliche in bagno di zinco.

Elettrolisi acquosa

Nell'elettrolisi acquosa, abbiamo un composto ionico disciolto in acqua, e questo, per dissociazione o ionizzazione, rilascia i suoi ioni nella soluzione, permettendo il passaggio di corrente elettrica. Oltre agli ioni rilasciati dal composto ionico, bisogna tenere conto degli ioni del autoionizzazione dell'acqua:

H₂O → H⁺ + OH^-

Poiché è necessaria la corrente elettrica affinché si verifichi l'elettrolisi, diciamo, quindi, che è a processo non spontaneo. che succede esattamente al contrariamente al processo visto in uno stack, che, a sua volta, trasforma l'energia chimica derivata da una reazione, in produzione di energia elettrica.

Come avviene l'elettrolisi acquosa?

Come già detto, durante l'elettrolisi acquosa, bisogna tener conto del ioni derivati ​​dall'acqua e il ioni derivati ​​dal composto disciolto. Vedi l'esempio di dissociazione del cloruro di sodio:

NaCl_(Qui) → In⁺_(Qui) + Cl^-_(Qui)

Quindi la soluzione ha due cationi (H⁺ e via⁺) e due anioni (OH^- e Cl^-). Tuttavia, solo un catione e un anione subiranno l'ossidazione-riduzione dalla scarica elettrica. Per identificare quale dei due sarà interessato, abbiamo a coda prioritaria, rappresentato di seguito, in ordine crescente:

- cationi: Metalli della famiglia 1,2 e 13 < H⁺ < altri metalli

- anioni: Ossigeno e anioni F^- < OH^- < anioni non ossigenati

Quindi, per l'esempio di elettrolisi in soluzione acquosa di cloruro di sodio, abbiamo che gli ioni H⁺ e Cl^- subirà una scarica elettrica. Ora, faremo il analizzare di ciò che accade a ciascuno dei poli:

• catodo e anodo

Al catodo, il polo negativo della cella elettrolitica, il gli elettroni raggiungono l'elettrodo ed è qui che migrano i cationi presenti nella soluzione. Pertanto, è qui che avviene lo scarico del catione H.⁺ e la sua riduzione, secondo la seguente equazione:

2h⁺ + 2e → H_2(g)

All'anodo, il polo positivo della cella elettrolitica, i cationi presenti nella soluzione Scaricare e perdere i loro elettroni. Perché ha la priorità di scaricare sull'OH^-, il Cl^- migra all'anodo, dove subisce l'ossidazione secondo la seguente equazione:

2Cl^-_(Qui) → 2e + Cl_2(g)

Possiamo scrivere l'equazione generale del processo di elettrolisi sommando le reazioni di ogni passaggio del processo: dissociazione; l'autoionizzazione dell'acqua; riduzione dei cationi; e l'ossidazione dell'anione.

NaCl_(Qui) → In⁺_(Qui) + Cl^-_(Qui)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_2(g)

2Cl^-_(Qui) → 2e + Cl_2(g)

Bilanciando le equazioni ed eliminando gli elementi che si ripetono nei reagenti e nei prodotti, abbiamo:

2NaCl_(Qui) + 2H₂oh_(liquido.) → 2Na⁺_(Qui) + 2OH^-_(Qui) + H_2(g) + Cl_2(g)

Analizzando l'equazione globale, abbiamo ancora gli ioni Na in soluzione.⁺_(Qui) e oh^-_(Qui), formando soda caustica (NaOH), uno dei prodotti della reazione, oltre al gas idrogeno, formato al catodo, e il gas cloro, formato all'anodo.

Vedi anche:Aspetti quantitativi dell'elettrolisi

esercizi risolti

Domanda 01 (UEG) La zincatura è un processo che permette di conferire un rivestimento metallico ad un particolare pezzo. Di seguito è mostrato un apparato sperimentale, predisposto per consentire la nichelatura di una chiave.

Nel processo di rivestimento della chiave con nichel, si verificherà una reazione X, rappresentata da una semireazione Y. In questo caso, la coppia XY può essere rappresentata da:

a) riduzione, Ni⁺ + 1e^– → Ni(i)

b) riduzione, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) ossidazione, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(i)

d) ossidazione, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) riduzione, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(i)

Risoluzione: Lettera e". Gli ioni presenti nella soluzione sono: cationi: Ni²⁺ e H⁺; anioni: SO₄^2- e oh^-. Per i cationi, Ni²⁺ ha priorità nella scarica e, quindi, subirà una riduzione nel catodo, secondo l'equazione: Ni²⁺ + 2e^– → Ni(i).

Domanda 02 (FMABC-SP) Si consideri il seguente sistema utilizzato nella purificazione del rame metallico:

In questo processo:

a) II rappresenta il catodo dove avviene l'ossidazione.

b) II rappresenta l'anodo dove avviene la riduzione.

c) I rappresenta il catodo dove avviene l'ossidazione.

d) I rappresenta il catodo in cui avviene la riduzione.

e) I rappresenta l'anodo dove avviene l'ossidazione.

Risoluzione: Lettera e". Nell'elettrolisi, l'elettrodo collegato al polo positivo del generatore è chiamato anodo, e in esso gli anioni perdono elettroni e subiscono ossidazione, secondo l'equazione: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Domanda 03 (Fatec-SP) Per cromare un anello di acciaio, uno studente ha assemblato il circuito elettrolitico, mostrato nella figura seguente, utilizzando una sorgente di corrente continua.

Durante il funzionamento del circuito, è corretto dire che si verifica

a) rilascio di cloro gassoso all'anodo e deposito di cromo metallico sul catodo.

b) rilascio di cloro gassoso al catodo e deposito di cromo metallico sull'anodo.

c) rilascio di ossigeno gassoso all'anodo e deposito di platino metallico sul catodo.

d) rilascio di gas idrogeno all'anodo e corrosione del platino metallico al catodo.

e) rilascio di gas idrogeno al catodo e corrosione dell'acciaio metallico all'anodo.

Risoluzione: Lettera a". Gli ioni presenti nella soluzione sono: cationi: Cr³⁺ e H⁺; anioni: Cl^- e oh^-. Per i cationi, Cr³⁺ ha priorità nella scarica e, quindi, subirà una riduzione al catodo, secondo l'equazione: Cr³⁺ + 3e^– → Cr(s).

Per gli anioni, Cl- ha la priorità nella scarica e, quindi, subirà ossidazione all'anodo, secondo l'equazione: 2Cl^-_(Qui) → 2e + Cl_2(g).

Cioè all'anodo (parte platino) avremo il rilascio di cloro gassoso Cl_2, e, nel catodo (anello d'acciaio), la deposizione di cromo metallico.

di Victor Ferreira
Insegnante di chimica

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm