Elettrolisi
L'elettrolisi è un processo che trasforma energia elettrica in energia chimica. È il processo inverso a quello della pila.
Il suo nome deriva dal greco e significa "rompere con l'elettricità", dato che nella maggior parte dei casi sottoporre ad elettrolisi una sostanza significa scomporla nei suoi elementi costitutivi.
Per applicazione di una corrente elettrica continua, subiscono elettrolisi tutte quelle sostanze che, in soluzione o fuse, si scompongono in ioni, ossia gli acidi, le basi ed i sali, nonché l'acqua stessa.
In laboratorio gli esperimenti di elettrolisi vengono in genere condotti sulle soluzioni acquose; nella soluzione acquosa vengono immersi due elettrodi ai quali viene applicata una corrente elettrica continua. Per attrazione tra le cariche opposte, gli ioni positivi vengono attratti dall'elettrodo negativo e gli ioni negativi dall'elettrodo positivo.
Quando uno ione positivo entra in contatto con l'elettrodo negativo, (il catodo in questo caso) strappa ad esso elettroni e subisce una reazione di riduzione. Se stiamo, ad esempio, facendo l'elettrolisi di un sale di rame, gli ioni di rame verranno trasformati in rame metallico, che si deposita sulla superficie dell'elettrodo.
Cu++ + 2 e- → Cu
Quando uno ione negativo entra in contatto con l'elettrodo positivo (l'anodo in questo caso) cede ad esso i suoi elettroni e subisce una reazione di ossidazione. Uno ione cloruro, ad esempio, verrà trasformato in un atomo di cloro; due atomi di cloro vicini si combineranno in una molecola biatomica di cloro gassoso, che si allontanerà sotto forma di bollicine.
2 Cl- → Cl2 + 2 e-
Similmente, l'elettrolisi dell'acqua produce idrogeno ed ossigeno gassosi, attraverso le seguenti reazioni
catodo: 2 H+ + 2 e- → H2
anodo: 2 OH- → ½ O2 + H2O + 2 e-
La differenza di potenziale elettrico da applicare agli elettrodi per poter provocare un'elettrolisi dipende dai potenziali di riduzione delle reazioni che avvegnono a ciascun elettrodo.
Uno studio sistematico dell'elettrolisi fu compiuto da Michael Faraday, che nel 1832 enunciò le sue due leggi dell'elettrolisi:
- la quantità di elementi prodotti da un processo di elettrolisi è direttamente proporzionale alla quantità di corrente che ha attraversato la cella elettrolitica;
- a parità di quantità di corrente, la quantità di diversi elementi ottenuti è proporzionale ai pesi atomici degli elementi stessi, eventualmente divisi per fattori interi
l'osservazione di questi due fenomeni consentì di ipotizzare la natura discontinua dell'elettricità.
La sostanza più comune prodotta per elettrolisi è il cloro, a partire dalla salamoia (soluzione di cloruro di sodio).
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