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ELETTROLISI DELL’ACQUA
L'acqua è scomposta in idrogeno e ossigeno
Materiali:
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n. 1 trasformatore / raddrizzatore di corrente
acqua distillata leggermente acidificata con H2SO4
n. 1 voltamentro di Hoffman completo di elettrodi di platino e di relativo
sostegno
n. 1 becher da 600 mL
n. 2 cavi con morsetti a coccodrillo
alcuni fiammiferi
Fig. 1 - Voltametro di Hoffman
Tenendo aperti i rubinetti posti all’estremità superiore dei due tubi graduati, riempite
il voltametro di Hoffman con acqua distillata, leggermente acidificata con H2SO4,
fino a quando non è stata scacciata tutta l’aria. Chiudete ora i rubinetti posti nella
parte superiore del voltametro e collegate lo strumento, tramite gli appositi cavetti, al
trasformatore/raddrizzatore avendo cura di posizionare il selettore di quest’ultimo in
modo tale che venga prodotta corrente continua. Iniziando a far passare la corrente
( 12 Vcc), in corrispondenza di ciascuno dei due elettrodi, osserverete uno sviluppo
di gas che va a raccogliersi nell’estremità superiore dei due tubi graduati; continuate a
far passare corrente fino a quando il gas raccolto occupa almeno 1/2 dei tubi graduati.
Le reazioni che avvengono sono le seguenti:
Polo +
4 OH- (aq)
Polo -
4 H2O (liq) +
O2 ↑ (gas) + 2 H2O (liq) + 4 e4 e-
H2↑ (gas) + 4 OH- (aq)
Al polo positivo (anodo) avviene l’ossidazione dell’acqua e si libera ossigeno
molecolare, gassoso; al polo negativo, invece, l’acqua è ridotta e si libera idrogeno
molecolare, gassoso. La reazione globale di elettrolisi dell’acqua, pertanto è la
seguente:
2 H2O (liq) 2 H2 (gas) + 2 O2 (gas)
Provate ora a variare (aumentando o diminuendo) la corrente che si fa passare;
osserverete che l’intensità con cui le bolle di gas si sviluppano dagli elettrodi,
rispettivamente, aumenta o diminuisce. Osserverete anche che:
•
le bolle di gas che si sviluppano in corrispondenza dei due elettrodi non sono di
egual grandezza;
•
il volume di gas che si raccoglie all’estremità superiore dei due elettrodi non è
uguale, ma l’uno è all’incirca il doppio dell’altro.
Osservando la reazione globale di elettrolisi dell’acqua, si vede che per ogni molecola
di ossigeno che si forma, se ne formano due di idrogeno; pertanto, si può ipotizzare
che il gas che si raccoglie all’estremità superiore dei tubi graduati con volume
maggiore sia idrogeno e l’altro ossigeno. Per verificare questa ipotesi, provate ad
identificarli sfruttandone le caratteristiche: l’idrogeno è un ottimo combustibile,
mentre l’ossigeno è un comburente, cioè favorisce la combustione. Aprite pertanto il
rubinetto del tubo graduato posto in corrispondenza dello elettrodo che funge da polo
negativo ed avvicinate un fiammifero acceso: osserverete che il gas fuoriesce
incendiandosi e provocando un piccolo scoppiettio. Lasciate bruciare l’estremità di
un fiammifero e poi spegnetela in modo da formare una piccola brace; aprite ora il
rubinetto del tubo graduato posto in corrispondenza dello elettrodo che funge da polo
positivo ed avvicinate la brace. Osserverete che il gas fuoriesce provocando il
ravvivarsi della combustione.