Elettrolisi. Leggi di Faraday

ELETTROLISI
L'Elettrolisi è un processo chimico-fisico che provoca la dissociazione di un Composto Liquido in composti o elementi più semplici mediante il passaggio di Corrente Elettrica. Essa viene sfruttata nella produzione di sostanze chimiche (ad esempio, idrogeno e ossigeno dall'acqua), nella raffinazione di metalli (ad esempio, alluminio e rame) nell'ettrodeposizione di metalli (ad esempio, cromatura e nichelatura) e nella produzione/ricarica di celle elettrolitiche e batterie.
Mentre la realizzazione di una Soluzione Elettrolitica tra due Elettrodi Metallici (con Potenziale Ossidoriduttivo differente) genera una ddp sfruttabile per la conduzione esterna di Elettroni, il flusso forzato di di Elettroni in un Liquido puro indissociato, realizzato per immersione di due Elettrodi Metallici tra cui è praticata esternamente una Tensione, ne provoca la Dissociazione Elettrolitica, definita Elettrolisi.
In una Cella Elettrolitica/Galvanica che funge da Pila/Generatore di Corrent,e l'Anodo (Elettrodo/Polo Negativo) è sede di Ossidazione, in quanto il Metallo utilizzato (ad esempio Zinco) ha un Potenziale Elettrico inferiore a quello che costituisce il Catodo (ad esmpio Rame), cioè è meno elettronegativo e cede elettroni con più facilità; e il Catodo (Elettrodo/Polo Positivo), conseguentemente, è sede di Riduzione. Utilizzando questo dispositivo come Generatore di Tensione e chiudendo il circuito, si verifica un flusso di elettroni esterno dall'Anodo al Catodo. Inserendo, poi, nel circuito un'altra cella contenente un Liquido puro indissociato e comunicante con un Elettrodo in essa immerso con il Polo Negativo e un altro Elettrodo in essa immerso con il Polo Positivo della Cella Elettrolitica, essa stessa parteciperà al flusso di Elettroni, ovvero alla conduzione di Corrente Elettrica. L'Elettrodo collegato al Polo Positivo del Generatore sarà l'Anodo dell'Elettrolisi (Platino o Carbonio grafitico) e sede di Ossidazione, mentre l'Elettrodo collegato al Polo Negativo del Generatore sarà il Catodo dell'Elettrolisi (Platino o Acciaio Inossidabile) e sede di Riduzione; con la differenza che, nell'Elettrolisi la polarità è invertita: l'Anodo (sede di Ossidazione) è il Polo/Elettrodo Positivo e il Catodo (sede di Riduzione) è il Polo/Elettrodo Negativo. In effetti le due semireazioni non coinvolgono direttamente gli Elettrodi immersi, che fungono esclusivamente da veicolo per gli Elettroni, ma avvengono a scapito del Liquido in cui giacciono. In pratica gli Elettroni giungono alla cella sede di Elettrolisi tramite l'Anodo del Generatore e il Catodo immerso nel liquido (che è negativo); per cui, in prossimità di questo, avverrà la Semireazione di Riduzione. Utilizzando Acqua Distillata, l'Acqua si ridurrà a Idrogeno e ad Anione Ossidrile (2H₂O+2e⁻→H₂+2OH); invece, in prossimità dell'Anodo immerso (che è Positivo), l'Acqua si ossiderà ad Ossigeno e a Catione Ossonio (2H₂O→O₂+4H₃O⁺+4e⁻), cedendo Elettroni. In definitiva, nel processo elettrolitico, l'Acqua Distillata Liquida si scinde in Idrogeno Gassoso gorgogliante e Ossigeno Gassoso gorgogliante grazie all'applicazione di una corrente elettrica, secondo la reazione 2H₂O→2H₂+O₂. Utilizzando Coruro di Nichel (NiCl₂) fuso, l'Ettrolisi farà depositire Nichel metallico al Catodo (Acciaio) per Riduzione: Ni²⁺+2e⁻→Ni(s) e gorgogliare Cloro gassoso all'Anodo (Platino) per Ossidazione: 2Cl →Cl₂(g)+2e⁻; il Nichel depositato al Catodo creerà un rivestimento e tra Nichel (più Elettronegativo) e Platino (meno Elettronegativo) si genererà una Tensione ulteriore (Forza Controelettromotrice, f.c.e.m.) opposta a quella del circuito globale, che tenderà a ridurre la corrente che fluisce attraverso la cella elettrolitica. In ogni caso, il processo risulterà produttivo nella formazione di Nichel puro solido. Quando, inoltre, la Pressione del Cloro raggiunge quella atmosferica, la f.c.e.m. raggiunge un valore massimo, chiamato Potenziale Reversibile di Decomposizione Er=Ed-Es; viceversa, Ed=Er+Ed rappresenta il Potenziale di Decomposizione di un liquido e Es=Ed-Er la Sovratensione, cioè il Potenziale da fornire in aggiunta a quello reversibile per permettere all'elettrolisi di procedere.
La quantità di elettricità che fluisce attraverso una cella elettrolitica e la quantità di sostanza chimica prodotta o consumata durante l'elettrolisi sono correlate dalle Leggi di Faraday; la Prima Legge di Faraday afferma che la massa di sostanza chimica prodotta o consumata durante l'elettrolisi è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità che fluisce attraverso la cella elettrolitica (m∝Q); la Seconda legge di Faraday afferma che la quantità di sostanza chimica prodotta o consumata durante l'elettrolisi è direttamente proporzionale all'equivalente chimico della sostanza stessa, e cioè m=(Q/F)·(Mmol/n.e), dove F=96485C·mol⁻¹ è la Costante di Faraday.
#fisica #chimica
00:00 Introduzione
00:26 Costruzione di una Cella Elettrolitica
09:33 Leggi di Faraday
10:49 Conclusione