Numero di trasporto degli ioni, rappresentazione della cella

Numeri di Trasporto degli Ioni in Soluzioni Elettrolitiche

Il numero di trasporto indica la frazione di corrente trasportata da uno ione rispetto alla corrente totale trasportata da tutti gli ioni presenti in una soluzione elettrolitica. Questo parametro è strettamente legato alla mobilità degli ioni, che rappresenta la capacità di uno ione di spostarsi all’interno di una soluzione.

Calcolo dei Numeri di Trasporto

Se u è la velocità di migrazione del catione e v quella dell’anione, i rispettivi numeri di trasporto (o numeri di Hittorf) sono dati da:
– Numero di trasporto del catione: u/u+v
– Numero di trasporto dell’anione: v/u+v

A diluizione infinita, la somma dei numeri di trasporto del catione e dell’anione è pari a 1: t₊ + t_– = 1.

Relazione tra Mobilità Ionica e Numeri di Trasporto

Considerando una cella elettrolitica con una soluzione molto diluita, è possibile stabilire una relazione tra la mobilità ionica e i numeri di trasporto. Nella cella, divisa in regioni anodica, centrale e catodica, gli ioni sono distribuiti uniformemente prima dell’elettrolisi.

Esempio di Distribuzione degli Ioni

Ad esempio, se ci sono 5 equivalenti di cationi e 5 equivalenti di anioni in ciascuna regione, la cella può essere rappresentata come segue:
– Zona catodica: + + + + +
– Zona centrale: + + + + +
– Zona anodica: + + + + +

Caso Pratico

Consideriamo il caso in cui la mobilità del catione e dell’anione è la stessa. Dopo aver fatto passare 4 equivalenti di cationi al catodo e 4 equivalenti di anioni all’anodo, si verificherà una riduzione di cationi nella zona catodica e un’ossidazione di anioni nella zona anodica, per mantenere l’elettroneutralità.

Conclusioni

Il numero di trasporto degli ioni in una soluzione elettrolitica è un concetto fondamentale per comprendere il trasporto di carica elettrica tramite gli ioni. Questo parametro dipende dalla mobilità degli ioni e dalla loro capacità di spostarsi all’interno della soluzione. La relazione tra numeri di trasporto e mobilità ionica è essenziale per studiare il comportamento delle soluzioni elettrolitiche in condizioni diverse.

Elettrolisi e trasporto ionico: come influisce la mobilità degli ioni

L’elettrolisi è un processo fondamentale in chimica che coinvolge la separazione di sostanze tramite una corrente elettrica. Durante questo processo, gli ioni si muovono attraverso una soluzione elettrolitica da un elettrodo all’altro, causando cambiamenti nella concentrazione degli ioni nelle diverse zone della cella elettrolitica.

Diversa mobilità degli ioni

Quando la mobilità degli anioni e dei cationi è diversa, si verificano effetti distinti durante l’elettrolisi. Ad esempio, se l’anione ha una mobilità tre volte maggiore rispetto al catione, si possono osservare variazioni significative nella distribuzione degli ioni durante il processo.

Ristabilire l’elettroneutralità

Durante l’elettrolisi, è fondamentale mantenere l’elettroneutralità nelle diverse zone della cella. Quando la mobilità degli ioni è diversa, la concentrazione dell’elettrolita può variare notevolmente tra la zona catodica e quella anodica.

Rapporto tra perdita anodica e perdita catodica

Il rapporto tra la perdita di ioni nella zona anodica e quella nella zona catodica è determinato dalla mobilità relativa degli anioni e dei cationi. Questo rapporto può essere calcolato utilizzando l’equazione Pₐ/Pc = u/v, dove u e v rappresentano le mobilità del catione e dell’anione rispettivamente.

Numero di trasporto degli ioni

Il numero di trasporto dell’anione e del catione può essere calcolato in base al rapporto tra le perdite nella zona anodica e catodica. Questi calcoli forniscono informazioni cruciali sulla distribuzione degli ioni durante l’elettrolisi, consentendo una migliore comprensione dei processi coinvolti.

In conclusione, la mobilità degli ioni gioca un ruolo fondamentale durante l’elettrolisi e influisce sulla distribuzione e sulla concentrazione degli stessi nelle diverse zone della cella elettrolitica. Comprendere il trasporto ionico è essenziale per ottimizzare i processi elettrolitici e ottenere risultati precisi e controllati.