Elettrolisi, la trasformazione dell'energia

L’elettrolisi è un particolare procedimento attraverso il quale, servendosi di una cella elettrolitica, è possibile ottenere la trasformazione dell’energia elettrica in energia chimica.
Questo perché, al contrario delle pile che si basano sulle reazioni redox spontanee, l’elettrolisi non è spontanea anzi consiste proprio nel far passare la corrente elettrica in un’elettrolita.
Il principio che regola tale processo si basa sulla presenza di elettroliti cioè particolari sostanze che in soluzione acquosa si dissociano in ioni positivi e ioni negativi (anioni e cationi) e liberi di migrare ai due poli grazie al passaggio di corrente.
In questo caso viene utilizzato un amperometro, cioè un particolare dispositivo in grado di misurare l’intensità elettronica.

La non spontaneità dell’elettrolisi comporta un’ulteriore differenza rispetto alla pila comune, infatti in questo caso il catodo rappresenta il polo negativo dove avviene la semireazione di riduzione e l’anodo rappresenta il polo positivo dove invece avviene l’ossidazione: si può dire quindi che la cella elettrolitica presenti una polarità opposta rispetto alla pila.

Quando viene fatta passare la corrente elettrica la sostanza elettrolitica in acqua si dissocia in ioni positivi e negativi, gli ioni positivi vengono attratti dal catodo (cioè dal polo negativo) e acquistando elettroni si riducono,  mentre gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo e cedendo elettroni si ossidano.

Esempio
In una soluzione acquosa è presente la sostanza elettrolitica di solfato di Rame CuSO4, pertanto saranno presenti i seguenti ioni (in aggiunta sempre all’ acqua H2O poiché alla fine gli ioni H+ e OH- sono troppo deboli e non vengono attratti ai poli):

- Ioni Positivi Cu2+, H+
- Ioni Negativi SO42- , OH-

A questo punto gli ioni positivi Cu2+e H+ vengono attratti dal catodo  – polo negativo - e in base ai potenziali di ossidoriduzione si stabilisce quale elemento (il Cu o l’acqua) si riduce acquistando elettroni.
Potenziale OssidoRiduzione H2O = - 0,83
Potenziale OssidoRiduzione Cu = 0,34
Il potenziale del Cu è maggiore pertanto il Cu si riduce sul catodo acquistando due elettroni
REAZIONE CATODICA DI RIDUZIONE : Cu 2++ 2è  -» Cu

Gli ioni negativi  SO42- e OH- invece sono attratti dall’anodo – polo positivo - e sempre in base ai potenziali di ossidoriduzione si stabilisce quale dei due elementi si ossiderà:
Potenziale OssidoRiduzione H2O = - 0,83
Potenziale OssidoRiduzione SO42- = + 0,17

L’acqua ha un potenziale minore e in questo caso andrà ad ossidarsi sull’anodo cedendo elettroni secondo la seguente SEMIREAZIONE ANODICA DI OSSIDAZIONE:

2H2O -» O2 + 4 H + 2è

In Conclusione: sul catodo si deposita Rame metallico mentre sull’anodo si sviluppa ossigeno gassoso