Elettrolisi dell’acqua con acidi
Elettrolisi dell’acqua in soluzione acida: una corrente continua alimenta le reazioni redox nell’elettrolita e i gas prodotti vengono raccolti.
La scienza alla base di questo esperimento
L’elettrolisi è un processo che provoca cambiamenti chimici dovuti al passaggio di una corrente elettrica continua attraverso un elettrolita. Quando una corrente attraversa una soluzione conduttrice, le specie ioniche subiscono reazioni ossido-riduttive.
2 H₂O ↔ H₃O⁺ + OH⁻.
L’aggiunta di acido solforico aumenta la conduttività generando elettrolita come illustrato di seguito.
La corrente elettrica continua provoca le seguenti reazioni nell’acqua acidificata in presenza degli elettrodi di platino.
Al catodo (–) 4H₃O⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂ + 4H₂O All’anodo (+) 6 H₂O → O₂ + 4H₃O⁺ + 4 e⁻.
Al catodo gli ioni H3O+ vengono ridotti poiché il loro potenziale (E0(H+/H2) = +0,00 V) è maggiore di quello delle molecole d’acqua H2O (E0(H2O/H2)).
All’anodo le molecole d’acqua vengono ossidate a causa del loro potenziale elettrochimico (E0(O2/H2O)).
Attrezzatura utilizzata
- Tubo a U con uscite laterali — CHE-004
- Elettrodi in platino — CHE-016
- Cavi di collegamento, rossi — ELE-005, ELE-006
- Cavi di collegamento, neri — ELE-007, ELE-008
- Alimentatore CC
Sostanze chimiche e reagenti
- Soluzione di acido solforico 0,1 M — R:35 S:26-30-45
Note sulla sicurezza
- Le miscele di idrogeno e aria sono esplosive. Assicurarsi che non vi siano fiamme libere in prossimità dell’apparecchio.
Domande per gli studenti
- Descrivi cosa succede all’interno dell’apparato.
- Cosa succede quando si accendono le provette? Indica dove vengono prodotti l’idrogeno e l’ossigeno.
- Perché si utilizza una soluzione acida diluita invece dell’acqua distillata?
Cosa aspettarsi
Il passaggio della corrente elettrica provoca la formazione di bollicine agli elettrodi. Il gas raccolto al catodo (–) scoppietta, indicando la presenza di idrogeno. Il gas raccolto all’anodo (+) ravviva la fiamma, indicando la presenza di ossigeno. Al catodo (–) gli ioni H+ vengono ridotti a idrogeno. All’anodo (+) le molecole d’acqua vengono ossidate in ossigeno e ioni H+. L’acqua distillata non conduce elettricità, ma la presenza di un elettrolita permette il passaggio di una corrente elettrica, come dimostrato negli esperimenti precedenti.
Smaltimento
Smaltire la soluzione nel contenitore per i rifiuti.
Prova a fare questo esperimento in classe
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