idea 10 elettrochimica. pile a concentrazione
TRANSCRIPT
![Page 1: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/1.jpg)
Idea 10
elettrochimica
![Page 2: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/13.jpg)
Pile a concentrazione
![Page 14: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/19.jpg)
Per l’altra semireazione
![Page 20: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/21.jpg)
elettrolisi
![Page 22: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/22.jpg)
Forza controelettromotrice
![Page 23: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/23.jpg)
Forza controelettromotrice
![Page 24: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/24.jpg)
sovratensione
![Page 25: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/25.jpg)
• Gli ioni H+, sotto forma di idrossonio (H3O+), sia provenienti dalla dissociazione dell'acqua che da quella di un acido, si riducono più facilmente degli ioni dei metalli che precedono l'idrogeno nella scala dei potenziali di riduzione; raggiungendo il catodo captano elettroni (riduzione), passano allo stato atomico e quindi a idrogeno molecolare.
• Gli ioni dei metalli che seguono l'idrogeno nella scala dei potenziali di riduzione si riducono più facilmente di esso, raggiungendo il catodo captano elettroni (riduzione), diventano atomi neutri e si depositano sul catodo in forma di metallo.
• Gli ioni cloruro, Cl-, se la soluzione è concentrata, si ossidano più facilmente degli ioni ossidrilici, raggiungono l'anodo, cedono elettroni (ossidazione) e si ha quindi sviluppo di cloro gassoso.
• Gli anioni degli ossiacidi e gli ioni fluoruro si ossidano meno facilmente degli ioni ossidrilici che, reagendo a due a due, danno acqua e sviluppano ossigeno gassoso.
![Page 26: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/26.jpg)
Elettrolisi del NaCl fuso
![Page 27: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/27.jpg)
Elettrolisi del NaCl fuso
![Page 28: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/31.jpg)
M è la massa totale depositata sul catodo;
m è la massa molare della sostanza depositata;
q è la carica elettrica totale associata ai portatori di carica che attraversano la soluzione;
Z è la valenza degli ioni della sostanza (cariche trasferite per ione);
F è la costante di Faraday (pari a 96,485 kC/mol).
![Page 32: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/45.jpg)
Competizione tra ioni
![Page 46: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/49.jpg)
![Page 50: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/50.jpg)
![Page 51: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/51.jpg)
![Page 52: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/52.jpg)
![Page 53: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/55.jpg)
Elettrolisi in sol acquosa di AgCl
• Al catodo• 2H+ + 2e- →H2 E° = 0
• 2H2O + 2e- → H2 +2OH- E° = - 0,8277
• Ag++e- →Ag E° = +0,80
• Risultato: formazione di argento solido al catodo
![Page 56: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/56.jpg)
Elettrolisi in sol acquosa di AgCl
• 2Cl- → Cl2 + 2e- E° = 1,36 V anodo
• 2Ag++2e- →2Ag E° = +0,80 V catodo
• --------------------------------------------------------• 2Ag+ + 2e-+ 2Cl- → 2Ag + Cl2 + 2e-
![Page 57: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/57.jpg)
Elettrolisi del K2SO4
Ho una soluzione di 100 g con 10% in peso di K2SO4, faccio passare 107.200 coulomb, come varia la percentuale in peso alla fine?
![Page 58: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/58.jpg)
• Al catodo (polo negativo, polo a cui avviene la riduzione) possono avvenire le seguenti reazioni...
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E° = -0,83 V K+ + e- → K E° = -2,93 V
• Al catodo avviene la riduzione della specie con potenziale di riduzione più elevato, rappresentato in questo caso dalla riduzione dell'idrogeno dell'acqua ad idrogeno molecolare.
![Page 59: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/59.jpg)
• All'anodo (polo positivo, polo a cui avvengono le ossidazioni) possono avvenire le seguenti reazioni...
2H2O → O2 + 4H+ + 4e- E° = +1.23 V SO4
-² → S2O8-² + 2e- E° = +2.01 V
All'anodo avviene l'ossidazione della specie con potenziale di riduzione più piccolo, rappresentato dall'ossidazione dell'ossigeno dell'acqua a ossigeno molecolare.
![Page 60: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/60.jpg)
• In pratica, l'esperimento in questione è semplicemente l'elettrolisi dell'acqua.
• Il ricorso a solfato di potassio serve solo per aumentare la conducibilità della soluzione: siccome l'acqua pura è molto poco dissociata, è necessario ricorrere ad un elettrolita per aumentare la conducibilità della soluzione.
La reazione che si realizza sarà quindi data dalla due semireazioni...
• 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
• 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-
• ----------------------------------------------------------
• 4H2O + 4e- +2H2O → O2 + 4H+ + 4e-+2H2 + 4OH-
![Page 61: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/61.jpg)
• Dopo il passaggio di 107.200 C, vi sarà stata l'elettrolisi di una massa di acqua pari a... m = A·t · PM / (n ·F)
m = 107200 C · 18 g/mol / (4 mol ·96500 C) = 5 g
Pertanto, se la composizione della soluzione di partenza era... 10 g K2SO4 90 g H2O
• dopo elettrolisi, in soluzione saranno presenti... 10 g K2SO4 85 g H2O
• La composizione della soluzione finale sarà... (10 / 95) · 100 = 10.5 % in peso di K2SO4
M è la massa totale depositata sul catodo; m è la massa molare della sostanza depositata; q è la carica elettrica totale associata ai portatori di carica che attraversano la soluzione; Z è la valenza degli ioni della sostanza (cariche trasferite per ione); F è la costante di Faraday (pari a 96,485 kC/mol).
![Page 62: Idea 10 elettrochimica. Pile a concentrazione](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081422/5542eb74497959361e8dd48e/html5/thumbnails/62.jpg)