Leggi di Faraday
Si può ottenere la decomposizione dei composti negli elementi costituenti
facendo passare una corrente elettrica attraverso una cella elettrolitica, cioè
un contenitore entro il quale degli elettrodi inerti, collegati con un
generatore di corrente elettrica, sono immersi in un sale fuso o in una
soluzione salina. Quando la corrente fluisce attraverso la cella, agli elettrodi
si formano dei prodotti.
Michael Faraday introdusse il termine elettrolisi
per indicare questo processo di scissione dei composti per mezzo
dell'elettricità, e le leggi dell'elettrolisi hanno preso il nome da lui.
La prima legge di Faraday afferma che la quantità di prodotto che si forma
è proporzionale alla quantità di corrente elettrica (numero di elettroni) che
è passata attraverso la cella.
La seconda legge di Faraday stabilisce che la massa di un metallo liberata
da una data quantità di carica è proporzionale al peso equivalente del metallo
stesso; in altre parole, uguali quantità di elettricità liberano agli
elettrodi lo stesso numero di equivalenti di qualsiasi sostanza.
Il cloruro di sodio fornisce un esempio degli
aspetti quantitativi di queste leggi. La reazione bilanciata che ha luogo quando
il cloruro di sodio fuso viene elettrolizzato parte da due molecole di cloruro
di sodio e porta a due atomi di sodio e ad una molecola biatomica di cloro. La
reazione completa può essere scissa nelle semireazioni:
-
reazione catodica: ione sodio + elettrone - atomo di sodio
-
reazione anodica: ione cloro -- 1/2 molecola biatomica di cloro + 1
elettrone
Queste equazioni dimostrano che per ogni mole di elettroni che passa
attraverso la cella si produce una mole di sodio metallico. La carica elettrica
associata con una mole di elettroni è chiamata faraday, ed è uguale a 96.500
coulomb (1 coulomb è uguale a 1 ampere-secondo). Il grammo-equivalente (o
semplicemente l'equivalente) di una sostanza che subisce una reazione di
ossidoriduzione è la massa, in grammi, liberata dal trasferimento di una mole
di elettroni. Pertanto, quando un faraday di elettricità attraversa una cella
elettrolitica, si libera sempre un equivalente di ciascun prodotto al rispettivo
elettrodo. Nell'esempio sopra riportato un faraday produrrà un equivalente di
sodio (23 grammi, cioè una mole) e un equivalente di cloro (35,3 grammi, cioè
mezza mole).
Molti metalli vengono preparati commercialmente per via elettrolitica. Il sodio
si prepara per elettrolisi di cloruro di sodio fuso e l'alluminio dall'ossido
di alluminio. Anche molti processi di elettrodeposizione utilizzano
l'elettrolisi.
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