elettrolisi
elettrolisi
Quando l'elettricità trasforma le sostanze
L'elettrolisi è un processo in cui si usa energia elettrica per sviluppare reazioni chimiche. Il risultato, in molti casi, consiste nello scomporre una sostanza negli elementi che la formano. L'elettrolisi permette di produrre in grande quantità sostanze gassose come cloro e idrogeno ed è usata anche nell'industria per estrarre molti metalli dai minerali grezzi
Una pila al rovescio
L'elettrolisi è il processo con cui si trasforma energia elettrica in energia chimica. Al contrario di quanto accade nelle comuni pile, in una cella elettrolitica è il passaggio di corrente a trasformare le sostanze chimiche presenti e non viceversa.
Questo processo si verifica solo con gli elettroliti, sostanze che si dissociano in ioni (ionizzazione), come accade al sale da cucina che si scioglie nell'acqua. Per realizzare l'elettrolisi si collegano ai poli positivo e negativo di un generatore di corrente continua due bastoncini di grafite (o di altro materiale chimicamente inerte), gli elettrodi, che vengono immersi in una soluzione. Quando il generatore entra in funzione, si stabilisce una differenza di potenziale tra i due elettrodi e gli ioni cominciano a muoversi facendo circolare corrente nella soluzione.
Tra i processi di elettrolisi più comuni vi è quello dell'acqua. Durante l'elettrolisi dell'acqua, sulla superficie degli elettrodi si sviluppano bollicine di gas tanto più abbondanti quanto più intensa è la corrente del generatore. In corrispondenza dell'elettrodo collegato al polo positivo (anodo) il gas che si forma è l'ossigeno, mentre al catodo, l'elettrodo collegato al polo negativo, si formano bollicine di idrogeno. Un accorgimento utile per facilitare questo processo è aggiungere all'acqua un sale che non partecipi alla reazione, per esempio il solfato di sodio (disponibile in farmacia come sale di Glauber), che aumenta la concentrazione degli ioni e quindi la conducibilità elettrica.
Anodo e catodo, elettrolita ed elettrolisi sono nomi introdotti da Faraday, lo scienziato che nel 19° secolo ha studiato il fenomeno eseguendo misure accurate, mentre lavorava nel laboratorio di un altro grande chimico del suo tempo, Humphry Davy.
Gli usi dell'elettrolisi
L'elettrolisi permette di preparare soluzioni, estrarre metalli contenuti nei minerali o raffinarli in modo che raggiungano un alto grado di purezza.
La produzione tramite elettrolisi di cloro e soda caustica è uno dei più classici e importanti processi industriali e si effettua a partire da una soluzione di cloruro di sodio, il comune sale da cucina. In questo caso all'anodo si raccoglie il cloro, al posto dell'ossigeno, mentre al catodo si libera idrogeno, come nell'elettrolisi dell'acqua pura. In soluzione rimane lo ione sodio (Na+) insieme alla parte della molecola di acqua chiamata ione ossidrile (OH−) che ha perduto l'idrogeno: così si forma in soluzione la soda (NaOH). L'elettrolisi consente di ottenere grandi quantità di cloro e soda, ma c'è bisogno di molta energia. Attualmente poco meno del 5% della produzione mondiale di elettricità è assorbita dai processi di elettrolisi industriale per ottenere cloro e soda e per produrre alluminio.
La galvanoplastica
Se gli elementi che si liberano durante l'elettrolisi sono metalli, si ha la loro deposizione sugli elettrodi con formazione di un sottile strato superficiale. Si può quindi far ricorso a questo processo quando bisogna ricoprire un oggetto di metallo con un strato formato da un altro metallo più pregiato, come l'argento, oppure con particolari proprietà protettive, come il cromo e il nichel. In questo caso l'elettrolisi prende il nome di galvanoplastica. L'oggetto da ricoprire, detto stampo, è messo in un contenitore insieme a una soluzione che contiene un sale del metallo prescelto per la copertura e una lastra fatta con lo stesso metallo. La lastra funziona da anodo e lo stampo da catodo: poco per volta sullo stampo si deposita il metallo, mentre la lastra si assottiglia perché gli atomi entrano in soluzione. Con questa tecnica si ottengono luccicanti posate d'argento o splendenti finiture metalliche cromate, come quelle delle automobili.