Elettrolisi ignea e in soluzione acquosa

Presentazione sul tema: "Elettrolisi ignea e in soluzione acquosa"— Transcript della presentazione:

1 Elettrolisi ignea e in soluzione acquosa
NaCl,HCl,NaOH H2SO4 Galvanostegia galvanoplastica raffinazione elettrolitica

2 NaCl si separa (dissocia) in catione Na+ e Anione Cl-
I cationi migrano al catodo e si riducono acquistando elettroni Gli anioni migrano all’anodo e si ossidano cedendo elettroni batteria Catodo,negativo Anodo, positivo Na+ +e > Na° Cl- -e > Cl° Na° Cl° Na+ Cl- NaCl Gli elettroni mediante la batteria circolano dall’anodo al catodo

3 NaCl Cl2° H2° Na+ Cl- Na+ H+
NaCl si separa (dissocia) in catione Na+ e Anione Cl- I cationi migrano al catodo e gli anioni migrano all’anodo Al catodo si trasforma acqua: idrogeno si riduce a H2 e si liberano 2 OH- All’anodo si ossida 2 Cl- che diventa Cl2° batteria Catodo,negativo Anodo, positivo H+ OH- Cl2° H2° OH- Na+ Cl- Na+ Si ottiene H2 , Cl2, NaOH NaCl Gli elettroni mediante la batteria circolano dall’anodo al catodo

4 NaCl Cl2° H2° Na+ Cl- Na+ H+
NaCl si separa (dissocia) in catione Na+ e Anione Cl- I cationi migrano al catodo e gli anioni migrano all’anodo Al catodo si trasforma acqua: idrogeno si riduce a H2 e si liberano 2 OH- All’anodo si ossida 2 Cl- che diventa Cl2° Aggiungendo fenolftaleina si rivela la fornazione di NaOH base Invertendo la polarità il colore dell’indicatore scompare per effetto del cloro e compare all’altro elettrodo batteria anodo catodo Catodo,negativo Anodo, positivo H+ OH- Cl2° H2° OH- Na+ Cl- Na+ Si ottiene H2 , Cl2, NaOH NaCl Gli elettroni mediante la batteria circolano dall’anodo al catodo

5 Vaschetta nella quale avviene elettrolisi di NaOH in acqua colore ciclamino per presenza di fenolftaleina presso il catodo ove si trova Na+ che forma NaOH con gli ossidrili liberati nella riduzione dell’acqua che libera idrogeno

6 All’anodo:ossidazione del cloro si libera Cl2
Nella elettrolisi di NaCl in soluzione acquosa si deve considerare anche la possibilità che agli elettrodi possa avvenire la riduzione e ossidazione del solvente acqua : (in competizione con Na+ e Cl-) l’idrogeno da positivo può acquistare elettroni e ridursi a idrogeno neutro atomico e subito molecolare H2 da 2 H+ 2OH- > H2 + 2 OH- L’ossigeno da negativo può cedere elettroni e ossidarsi ad atomo (e poi formare molecola) da 2H+ O-- > 2H O2 In pratica al catodo :riduzione dell’acqua : si libera H2° Na* rimane in soluzione e forma Na*OH- All’anodo:ossidazione del cloro si libera Cl2 Vedi tabella potenziali redox che influisce sulla precedenza nella reazione agli elettrodi (insieme alla concentrazione e altri fattori…)

7 H2 + Cl2 > 2 H+ 2Cl- H-H + Cl-Cl > H+Cl- + H+Cl-
Alcuni potenziali standard di riduzione E° Na+ + e > Na° H2O + 2e > H2 + 2OH Zn++ + 2e > Zn° 2 H3O e > H2 + 2H2 O 0.00 2 H+ + 2e > H Cu++ + 2e > Cu° O2 + 2H2O + 4e > 4 OH 02 + 4H3O + 4e > 6 H2O Cl2 + 2° > 2 Cl Gli elementi che precedono si ossidano a spese di quelli che seguono H2 + Cl2 > 2 H+ 2Cl- H-H + Cl-Cl > H+Cl- + H+Cl- Al catodo si riducono prima gli elementi che seguono All’anodo si ossidano prima glie elementi che seguono Na+/Na° H2O/H2 + 2OH precede su Na+ 2 H3O/H2 + 2H (poco presente)

8 HCl H° Cl° H+ Cl- HCl si separa (ionizza) in catione H+ e Anione Cl-
I cationi migrano al catodo e si riducono acquistando elettroni Gli anioni migrano all’anodo e si ossidano cedendo elettroni batteria Catodo,negativo Anodo, positivo H+ +e > H° Cl- -e > Cl° H° Cl° H+ Cl- HCl Gli elettroni mediante la batteria circolano dall’anodo al catodo

9 2 HCl > 2 H+ 2 Cl- > H2 + Cl2
Nella elettrolisi di HCl in soluzione acquosa si deve considerare anche la possibilità che agli elettrodi possa avvenire la riduzione e ossidazione del solvente acqua : (in competizione con H+ e Cl-) l’idrogeno da positivo può acquistare elettroni e ridursi a idrogeno neutro atomico e subito molecolare H2 da 2 H+ 2OH- > H2 + 2 OH- L’ossigeno da negativo può cedere elettroni e ossidarsi ad atomo (e poi formare molecola) da 2H+ O-- > 2H O2 In pratica al catodo :riduzione di H+ dell’acido : si libera H2° All’anodo:ossidazione del cloro si libera Cl2 2 HCl > 2 H+ 2 Cl- > H2 + Cl2 Vedi tabella potenziali redox che influisce sulla precedenza nella reazione agli elettrodi (insieme alla concentrazione e altri fattori…)

10 NaOH si separa (ionizza) in catione Na+ e Anione OH-
I cationi migrano al catodo ma non si riducono Gli anioni migrano all’anodo e si ossidano cedendo elettroni batteria Catodo,negativo Anodo, positivo H2O +e > H°+OH- 2OH- -e > O+H2O H° O° H2O OH- Na+ OH- NaOH Gli elettroni mediante la batteria circolano dall’anodo al catodo

11 2 NaOH + 2H2O > 2 Na+ 2 OH- + 2H2O >
Nella elettrolisi di NaOH in soluzione acquosa si deve considerare anche la possibilità che agli elettrodi possa avvenire la riduzione e ossidazione del solvente acqua : (in competizione con H+ e OH-) l’idrogeno dell’acqua da positivo può acquistare elettroni e ridursi a idrogeno neutro atomico e subito molecolare H2 da 2 H2O + 2° > H2 + 2 OH- l’ossigeno degli ossidrili può cedere elettroni all’anodo e ossidarsi l 2 OH- - 2° > 0.5 O2 + H2O In pratica al catodo :riduzione di H+ dell’acqua : si libera H2° All’anodo:ossidazione del ossigeno dell’OH si libera O2 2 NaOH + 2H2O > 2 Na+ 2 OH- + 2H2O > > H O2 + 2 Na+ + 2 OH- + H2O Praticamente avviene elettrolisi di una molecola di H2O > H O2

12 H2SO4 si separa (ionizza) in catione H+ e Anione SO4--
I cationi migrano al catodo e si riducono Gli anioni migrano all’anodo ma non si ossidano batteria Catodo,negativo Anodo, positivo 2H+ + 2e > H2 H2O – 2e >0.5 O +2H+ H° H2O 2H+ O 2H+ SO4-- H2SO4 L’acqua si trasforma in O e 2 H+ :elettrolisi di 1 H2O

13 Voltametro di Hoffmann : Elettrolisi di acqua acidulata con acido solforico
Notare volume di H doppio di volume ossigeno H2O > H2+0.5 O2 ossigeno idrogeno batteria catodo anodo

14 H2SO4 + H2O > 2 H+ SO4-- H2O >
Nella elettrolisi di H2SO4 in soluzione acquosa si deve considerare anche la possibilità che agli elettrodi possa avvenire la riduzione e ossidazione del solvente acqua : (in competizione con H+ e OH-) Al catodo si riducono gli H+ presenti all’anodo SO4– non si ossida invece si ossida O dell’acqua H2O – 2e > O + 2 H+ In pratica al catodo :riduzione di H+ dell’acido : si libera H2° All’anodo:ossidazione del ossigeno della H2O si libera O2 e H+ H2SO4 + H2O > 2 H+ SO4-- H2O > > H O2 + 2 H+ + SO4-- Praticamente avviene elettrolisi di una molecola di H2O > H O2

15 Ramatura, nichelatura, argentatura, doratura…
Galvanostegia :ricoprimento di un oggetto con un metallo Ponendo una barra di rame all’anodo e un oggetto da ricoprire al catodo si osserva che al passaggio della corrente l’oggetto si ricopre di rame e l’anodo va assotigliandosi Si pone come anodo il metallo da usare per ricoprimento, come catodo si pone metallo da ricoprire, in soluzione un sale del metallo catodo anodo batteria CuSO4 + H2O + H2SO4 Ramatura, nichelatura, argentatura, doratura…

16 Galvanostegia :ricoprimento di un oggetto con un metallo
CuSO4 della soluzione si dissocia in Cu++ e SO4-- Cu++ (catione) migra al catodo e si riduce a Cu° rivestendo il catodo SO4– (anione) migra all’anodo ma non si ossida :si ossida invece Cu° della barra anodica e passa in soluzione come Cu++ che migra al catodo catodo anodo batteria CuSO4 + H2O + H2SO4 CuSO4 > Cu++ SO4-- Cu++ + Cu° > Cu° + Cu++ (+ SO4-- + H20) Gli elettroni passano dall’anodo al catodo per la presenza della pila

17 Galvanoplastica :ricoprimento di un oggetto con un metallo
Ponendo una barra di metallo all’anodo e un oggetto da ricoprire al catodo si osserva che al passaggio della corrente l’oggetto si ricopre di metallo e l’anodo va assotigliandosi Si pone come anodo il metallo da usare per ricoprimento, come catodo si pone modello da ricoprire, rivestito di grafite per renderlo conduttore in soluzione un sale del metallo catodo anodo batteria Eliminare modello e tenere copia metallica CuSO4 + H2O + H2SO4 Ramatura, nichelatura, argentatura, doratura…

18 raffinazione elettrolitica dei metalli
Ponendo una barra di metallo grezzo all’anodo e una barra dello stesso metallo puro al catodo si osserva che al passaggio della corrente il metallo si ispessisce e l’anodo va assotigliandosi e depositando fanghi Il rame passa in soluzione come Cu++ e migra al catodo depositandosi catodo anodo batteria Cu++ + Cu° > Cu° + Cu++ Fanghi anodici CuSO4 + H2O + H2SO4 Oro, argento, cadmio. Raffinazione del rame

19 Usando un chiodo ricoperto di rame come anodo e un oggetto metallico come catodo, si osserva che il rame all’anodo passa in soluzione come Cu++ e migrando al catodo si riduce ramando l’oggetto Chiodo di ferro normale, grigio Chiodo di ferro rivestito di rame, rosso

20 Oggetto da ramare, grigio, al catodo chiodo ramato,rosso, all’anodo soluzione di solfato di rame acidulata con H2SO4

21 Chiodo chiaro da rivestire di rame al cadodo Chiodo ricoperto di rame da fornire alla soluzione per ramatura

22 Dopo il passaggio della corrente il chiodo al catodo si è ricoperto un poco di rame e quello all’anodo si è un poco schiarito