Elettrolisi del solfato di rame: elettrodi utilizzati

L’elettrolisi del solfato di rame è un metodo per ottenere il rame. Il solfato di rame (II)  si presenta come granuli cristallini blu o polvere ed è un potente emetico che  viene usato come antidoto per l’avvelenamento da fosforo. Può anche essere usato per prevenire la crescita di alghe. Esso è un elettrolita solubile in acqua che si dissocia in ioni rame (II) e ioni solfato:
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
In una soluzione acquosa di solfato di rame (II) sono quindi presenti gli ioni Cu²⁺, SO₄^2- oltre a H⁺ e OH^– derivanti dalla autoionizzazione dell’acqua. I prodotti dell’elettrolisi del solfato di rame con elettrodi inerti (grafite-carbonio o platino) sono rame metallico e ossigeno gassoso in cui si ha un deposito di rame sulla superficie del catodo  e formazione di ossigeno all’anodo

Tipi di elettrodi nell’elettrolisi del solfato di rame

Lo scopo dell’elettrolisi del solfato di rame è quello di ottenere rame metallico ed essa può essere condotta con due tipi di elettrodi.

1.Elettrodi inerti

Gli elettrodi inerti usati per l’elettrolisi sono elettrodi in platino o di grafite.

Gli ioni positivi vengono attratti dal catodo che è l’elettrodo negativo; le due semireazioni di riduzione possibili sono:

2 H⁺ + 2 e^– ⇌ H₂  per la quale E° = 0.00 V

Cu²⁺ + 2 e^– ⇌ Cu  per la quale E° = + 0.337 V

Stante il maggior potenziale normale di riduzione dello ione rame rispetto allo ione idrogeno saranno gli ioni rame a depositarsi come rame metallico al catodo e si nota che la soluzione di solfato di rame, inizialmente azzurra inizia a scolorirsi.

Gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo che è l’elettrodo positivo; le tre semireazioni di riduzione possibili sono:

2 SO₄^2- + 2 e → S₂O₈^2- + 2 e^–  per la quale E°= – 2.01 V

4 OH^– → O₂ + 2 H₂O + 4 e^–  per la quale E° = – 0.40 V

2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e^–  per la quale E° = – 1.23 V

Poiché il potenziale di ossidazione dello ione OH^– e dell’acqua sono maggiori rispetto a quello dello ione solfato all’anodo avverranno le ultime due semireazioni con sviluppo di ossigeno mentre lo ione solfato non subisce la riduzione a perossidisolfato

In definitiva rimangono in soluzione gli ioni H⁺ e gli ioni SO₄^2- che non hanno subito reazioni mentre al catodo si è avuta una elettrodeposizione del rame e al catodo la produzione di ossigeno gassoso.

2. Elettrodi di rame

L’elettrolisi del solfato di rame utilizzando elettrodi di rame è un metodo per purificare il rame e per estrarre altri metalli preziosi dai fanghi anodici.

L’elettrolisi  del solfato di rame in soluzione utilizzando elettrodi di rame è un metodo per purificare il rame e per estrarre altri metalli preziosi dai fanghi anodici. I prodotti dell’elettrolisi del solfato di rame utilizzando elettrodi di rame sono un deposito di rame sulla superficie del catodo  mentre il rame si dissolve dalla superficie dell’anodo

Gli ioni presenti in soluzione sono gli stessi del caso precedente ma vi è la presenza di un elettrodo partecipante. Al catodo avviene, come prima, la riduzione dello ione rame mentre l’anodo costituito da rame gioca un ruolo cruciale in quanto esso è ossidato a ione rame e quindi si consuma nel corso dell’elettrolisi.

In definitiva:

al catodo Cu²⁺ + 2 e^– ⇌ Cu

all’anodo Cu  ⇌ Cu  + 2 e^–

La massa di rame depositata al catodo è pari alla massa di rame che si consuma all’anodo e la soluzione in cui è presente la stessa concentrazione di ioni rame rimane dello stesso colore.

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