Volume 1

Problem solving L elettrolisi Nel paragrafo (14.2) abbiamo dimostrato sperimentalmente che alcune reazioni di ossidoriduzione avvengono spontaneamente mentre altre non avvengono affatto. Abbiamo già più volte sottolineato che la pila sfrutta una reazione di ossidoriduzione spontanea, in cui gli elettroni si spostano naturalmente dall anodo al catodo, questa reazione può essere convenientemente sfruttata per produrre energia. L elettrolisi è esattamente il processo inverso, in pratica utilizza energia per fare avvenire reazioni non spontanee. Se si fornisce corrente elettrica ad una soluzione elettrolitica, si verifica che gli ioni negativi presenti nella soluzione migrino all anodo, mentre gli ioni positivi si spostano al catodo. In pratica avviene la reazione di ossidoriduzione opposta a quella che avverrebbe spontaneamente. Nell elettrolisi all anodo avviene la reazione di ossidazione con la perdita di elettroni da parte di un elemento chimico, al catodo avviene la reazione di riduzione con l acquisto di elettroni da parte dell altro elemento chimico. Mettiamo ora a confronto le caratteristiche della pila con quelle dell elettrolisi (Tab. 14.3). Pila Elettrolisi Tipo di reazione Anodo spontanea non spontanea ossidazione riduzione Perché nel processo elettrolitico si consuma energia? Catodo riduzione ossidazione Tabella 14.3. Confronto tra le caratteristiche della pila con quelle dell elettrolisi. QUANDO L ELETTRICIT IN SCATOLA Parliamo della pila, il dispositivo che trasforma l energia chimica in una corrente di elettroni in transito tra catodo e anodo. Per capire come funziona la pila, o batteria, è necessario sapere innanzitutto che l energia può solamente essere trasformata da una forma all altra. Quindi non si crea né si distrugge. Se l energia cinetica di un corpo che cade al suolo si trasforma in calore, quella chimica che tiene legati gli atomi può diventare energia elettrica. così che funziona la pila. Per costruirla occorre che da un dato elemento, attraverso un processo chimico costante, siano emessi degli elettroni che finiranno poi in qualche altro elemento. In questa fase, cioè lungo il percorso, la corrente di elettroni sarà in grado di far squillare un campanello, accendere una lampadina, azionare un motorino o altro. Immergiamo una lastra di zinco e una di rame in un vaso contenente acido solforico. In questo modo si sviluppa una reazione chimica che strappa agli atomi di zinco due elettroni che a loro volta vengono assorbiti dal rame. L anodo è l elettrodo che cede elettroni (zinco), il catodo è quello che li riceve (rame). Ma gli elementi chimici utilizzati nelle bat- terie non sono solo zinco e rame. Al centro della pila a secco di uso comune c è un elettrodo di carbonio (grafite) immerso in un impasto di carbone e ossido di manganese che hanno funzione depolarizzante, l involucro esterno invece è di zinco. Mercurio e cadmio possono essere gli altri elementi chimici utilizzati per prolungare la durata delle pile, ma dal momento che il loro effetto sull ambiente è particolarmente dannoso, le pile di moderna generazione non li contengono. Parliamo infine degli accumulatori, cioè batterie ricaricabili, dove le reazioni chimiche sono reversibili. Se prendiamo la batteria dell automobile, ad esempio, impareremo che essa sfrutta una reazione tra piombo e acido solforico. Il catodo è rappresentato dal piombo che compone gli elettrodi negativi, l anodo è invece costituito dall ossido di piombo che compone gli elettrodi positivi. Nel momento in cui la batteria produce elettricità, catodo e anodo si convertono in solfato. Se sottoponiamo la batteria ad una corrente elettrica si verificherà la reazione opposta e la batteria si ricaricherà. (Da un articolo apparso su Tuttoscienze Scuola ) 185 MODULO E 4 U. 14 - Le reazioni di ossidoriduzione 14.