L’elettrolisi: trasformare l’energia elettrica attraverso reazioni redox
L’elettrolisi è un processo fondamentale che consente la trasformazione dell’energia elettrica in reazioni chimiche non spontanee. Al centro di questo meccanismo si trovano le reazioni redox, di ossidazione e riduzione. Questa tecnica trova ampio impiego nell’industria per svariate applicazioni, tra cui l’estrazione e la raffinazione dei metalli, la produzione di sostanze chimiche come il cloro, l’idrossido di sodio e l’idrogeno, e nei processi di elettrodeposizione per rivestire superfici solide con uno strato metallico sottile.
Uno degli elementi fondamentali dell’elettrolisi è la cella elettrolitica, composta da un contenitore contenente una soluzione elettrolitica e due elettrodi collegati a una fonte di corrente continua. Durante l’applicazione della corrente, gli elettrodi immersi nell’elettrolita agiscono come punti di attrazione per gli ioni in movimento.
Le leggi che regolano l’elettrolisi furono stabilite dal famoso scienziato Michael Faraday, il quale dimostrò la relazione diretta tra la quantità di sostanza decomposta e la corrente elettrica impiegata. Questa relazione è espressa dalla formula q = i Δt, dove ‘i’ rappresenta l’intensità di corrente e ‘Δt’ indica il tempo in cui la corrente è stata applicata.
Il processo di rilascio di rame al catodo in un’ elettrolisi può essere calcolato utilizzando l’equazione Q = i · t, mentre per determinare il tempo necessario per depositare una certa massa di rame da una soluzione di rame (II) si applica la stessa relazione.
Nel caso dell’elettrolisi dell’ossido di alluminio, è importante considerare le semireazioni redox coinvolte e i rapporti stechiometrici tra le moli di ossigeno e alluminio per calcolare la quantità di alluminio formata e il volume di ossigeno generato nel processo.
Infine, il concetto di faraday risulta utile per determinare il numero di moli di idrogeno prodotte in una cella elettrolitica, basandosi sulla quantità di argento ottenuto in un’altra cella durante il processo di elettrolisi.