Elettrolisi dell’acqua con basi
Effettuare l’elettrolisi dell’acqua in ambiente basico e osservare le diverse reazioni.
La scienza alla base di questo esperimento
Questo esperimento illustra l’elettrolisi dell’acqua mediante una reazione redox diversa. Modificando il pH della soluzione, le reazioni cambiano, sebbene i risultati rimangano gli stessi.
Nell’ambiente di base sono presenti ioni OH– e ioni Na+, che migrano rispettivamente verso l’anodo e il catodo.
Al catodo, le molecole d’acqua subiscono una riduzione poiché il loro potenziale (E₀(H₂O/H₂) = –0,83 V) è maggiore di quello degli ioni sodio (E₀(Na/Na⁺) = –2,73 V). Gli ioni sodio non subiscono alcuna riduzione a causa del loro potenziale di riduzione molto negativo.
All’anodo gli ioni OH⁻ vengono ossidati poiché il loro potenziale (E₀(O₂/OH) = +0,40 V) è inferiore al potenziale della coppia redox (E₀(O₂/H₂O) = +1,23 V).
Al catodo (–) 4 H₂O + 4 e⁻ → 2 H₂ + 4 OH⁻.
All’anodo (+) 4 OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4 e⁻.
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
- Idrossido di sodio 0,2 M — R:35 S:26-37/39-45
Note sulla sicurezza
- Indossare sempre occhiali protettivi e guanti.
- 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.
- Scrivi le equazioni chimiche bilanciate del processo e annota le tue osservazioni.
- Cosa succede quando si accendono le provette? Indica dove vengono prodotti l’idrogeno e l’ossigeno.
- Quali sono le differenze tra l’elettrolisi in ambiente basico e quella in ambiente acido?
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. Le reazioni in ambiente basico coinvolgono gli ioni OH– al posto degli ioni H+. Al catodo (–) le molecole d'acqua vengono ridotte, producendo OH– e idrogeno. All'anodo (+) gli ioni OH– vengono ossidati in ossigeno e acqua.
Smaltimento
Smaltire la soluzione nel contenitore per i rifiuti.
Prova a fare questo esperimento in classe
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