Fattori che influenzano la velocità dell’elettrolisi

L’elettrolisi è un processo attraverso il quale l’energia elettrica viene convertita in energia chimica per fare avvenire reazioni non spontanee.

In un processo elettrolitico l’anodo è il polo positivo dove avvengono semireazioni di ossidazione mentre il catodo è il polo negativo dove avvengono semireazioni di riduzione.

Per prevedere il risultato del passaggio di corrente attraverso una cella di elettrolisi bisogna considerare almeno cinque variabili:

  • Composizione dell’elettrodo
  • Composizione dell’elettrolita, pH, forza ionica ecc.
  • Tensione e quantità di corrente
  • Temperatura
  • Separazione (setto poroso, ponte salino, ecc.)

Fattori che determinano la quantità di sostanze formate agli elettrodi

La quantità di sostanza che si forma agli elettrodi in termini di moli dipende dai seguenti fattori:

  • Numero di elettroni che vengono trasferiti nel circuito esterno e velocità con la quale fluiscono nel circuito
  • Carica dello ione: maggiore è la carica dello ione minore è la quantità che si forma all’elettrodo
  • Flusso di corrente: maggiore è la corrente che transita nel circuito maggiore è la velocità con cui si forma il prodotto
  • Tempo dell’elettrolisi. Quanto maggiore è il tempo in cui avviene l’elettrolisi tanto maggiore è la quantità di prodotto

Conoscendo la carica degli ioni si può determinare la quantità di una specie che si forma a un elettrodo conoscendo la quantità che si forma all’altro elettrodo.

Ad esempio nell’elettrolisi dell’acido solforico avvengono le seguenti semireazioni:

catodo: 2 H+(aq) + 2 e→ H2(g)

anodo: 4 OH(aq) → 2 H2O(l) + O2(g) + 4 e

Se si formano al catodo 36 cm3 di idrogeno si può calcolare il volume di ossigeno che si formano all’anodo considerando che occorrono 2 moli di elettroni per ottenere una mole di H2 mentre la formazione di una mole di O2 prevede il rilascio di 4 moli di elettroni. Pertanto il rapporto tra H2 e O2 è di 2:1 e il volume di O2 formato è di 36/2= 18 cm3.

Alla stessa conclusione si può pervenire considerando la reazione di ossidoriduzione complessiva:

4 H+(aq) +  4 OH(aq) → 2 H2(g) + 2 H2O(l) + O2(g)

da cui si può vedere che per ogni 2 moli di H2 formate se ne ottiene una di ossigeno.

Fattori che influenzano la velocità di elettrolisi

I fattori che portano ad un aumento della velocità dell’elettrolisi sono:

  • Aumento della corrente
  • Aumento della tensione
  • Aumento della concentrazione degli ioni
  • Aumento della superficie degli elettrodi
  • Diminuzione della distanza tra gli elettrodi
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Author: Chimicamo

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