Introduzione ai processi elettrolitici
Mostrare le diverse tendenze dei metalli all’ossidazione e introdurre gli studenti alle reazioni redox di base dei metalli.
La scienza alla base di questo esperimento
I processi elettrolitici avvengono in base a reazioni redox. Le specie chimiche, in particolare i metalli, possono scambiarsi elettroni. Si dice che l’elemento che acquisisce elettroni sia ridotto, mentre quello che li perde sia ossidato.
Attrezzatura utilizzata
- Elettrodi in rame — CHE-018
- Elettrodi di zinco — CHE-017
- Bicchiere da laboratorio da 50 ml — CHE-002
Sostanze chimiche e reagenti
- Solfato di rame 1 M — R:22-35/38-50/53 S:22-60-61
- Solfato di zinco 1 M — R:36/38-50/53 S:22-25-60-61
- Nitrato d’argento 0,1 M — R:34-50/53 S:26-45-60-61
Domande per gli studenti
- Scrivi una descrizione di ciò che vedi nelle celle e sugli elettrodi.
- Cosa è successo all’interno delle cellule? Scrivi le equazioni chimiche bilanciate delle reazioni.
- Confronta i risultati. Riesci a ordinare questi elementi in base alla loro affinità per lo stato ossidato?
Cosa aspettarsi
Il colore blu brillante della soluzione di solfato di rame diventa più pallido; sull’elettrodo si forma un deposito scuro e spugnoso che precipita facilmente sul fondo della cella. Dopo 2 o 3 ore la soluzione diventa incolore e sul fondo della cella rimane un deposito scuro e voluminoso. Sull’elettrodo si forma un deposito metallico spugnoso e brillante che precipita facilmente sul fondo. Osservando attentamente, si nota che la superficie dell’elettrodo di rame non è più liscia. L’elettrodo di zinco viene ossidato mentre gli ioni rame in soluzione vengono ridotti e precipitano sotto forma di polvere sul fondo del becher. CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu↓ Becher 2. Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag. Nel becher 1, il rame viene ridotto e lo zinco viene ossidato; lo zinco mostra quindi una maggiore affinità per lo stato Zn²⁺ rispetto al rame. Questo fatto è confermato dal becher 2, nel quale non si verifica alcuna reazione poiché i metalli si trovano già nei loro stati di ossidazione più stabili. Nel becher 3, l’argento viene ridotto mentre il rame viene ossidato; pertanto, il rame ha una maggiore affinità per lo stato Cu²⁺. Vale la pena notare che questo ordine sarà confermato dai valori dei loro potenziali standard.
Smaltimento
Smaltire la soluzione nel contenitore per i rifiuti.
Prova a fare questo esperimento in classe
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