Celle elettrolitiche

Le reazioni elettrochimiche sono vitali per molti processi nella tecnologia e nel corpo umano e comportano il trasferimento di elettroni da una specie chimica all'altra. Queste reazioni sono chiamate reazioni di riduzione-ossidazione o reazioni redox.

Quando una specie perde elettroni, subisce ossidazione, e diciamo che è ossidata. Quando una specie guadagna elettroni, ha subito una riduzione, e noi diciamo che è ridotta. In una cella galvanica elettrochimica avvengono spontaneamente reazioni di ossidoriduzione, che generano energia elettrica. Tuttavia, in una cella elettrolitica, viene applicata energia elettrica, che provoca le reazioni redox.

Una cella elettrolitica è costituita dalla soluzione di reazione chiamata elettrolita, che contiene tutte le specie chimiche ossidate o ridotte, nonché gli ioni necessari per consentire il flusso di elettroni. La cella elettrolitica ha due elettrodi metallici che sono immersi nella soluzione elettrolitica. Un circuito esterno collega i due elettrodi, che completa il circuito e ci consente di applicare tensione o corrente.

La corrente o la tensione applicata è ciò che provoca la reazione elettrochimica. La semireazione di ossidazione avviene all'anodo e la semireazione di riduzione avviene al catodo. Per aiutarti a distinguere tra i due, ricorda la frase "gatto rosso", che sta per "riduzione al catodo".

Ma come si fa a determinare quale elettrodo è quale? Possiamo utilizzare il potenziale di riduzione standard degli elettrodi metallici, che è una misura della tendenza del metallo a perdere elettroni. Maggiore è il potenziale di riduzione, maggiore è la probabilità che il metallo venga ridotto.

Diciamo che posizioniamo un elettrodo d'argento e un elettrodo di rame in una cella elettrolitica e applichiamo corrente. L'elettrodo d'argento ha un potenziale di riduzione più elevato, quindi è ridotto e funge da catodo. L'elettrodo di rame ha un potenziale di riduzione inferiore, quindi viene ossidato e funge da anodo.

Un uso delle celle elettrolitiche è quello di eseguire la galvanica, che è una reazione in cui un metallo viene ossidato e poi ridotto sulla superficie di un altro metallo. Poiché l'anodo è il metallo che esegue la placcatura, nel nostro esempio di argento e rame, l'elettrodo d'argento è placcato con un sottile strato di rame.

In questo laboratorio, assemblerai una cella elettrolitica ed eseguirai il processo di galvanica placcando una chiave di ottone con rame.