L’ELETTROLISI DELL’ACQUA – IDROLISI
L’ELETTROLISI DELL’ACQUA
L’acqua è un composto di due gas, due atomi di idrogeno (H) si uniscono ad uno di ossigeno (O) e si genera l’acqua (H2O). La produzione di idrogeno e ossigeno è possibile con vari metodi, il più semplice da realizzare è un processo noto come idrolisi, o elettrolisi dell’acqua a temperatura ambiente. L’apparecchio normalmente utilizzato in laboratorio per la verifica volumetrica dei quantitativi di gas prodotti è il voltametro di Hoffmann ad elettrodi di platino, in cui si versa acqua e una piccola percentuale di acido solforico. Con esso è possibile misurare i volumi dei gas prodotti ed ottenere esattamente un volume di idrogeno doppio di quello dell’ossigeno.
NON COMPLICHIAMOCI LA VITA
Se ci si accontenta di un confronto visivo delle quantità di gas generati con l’idrolisi e non ci si vuol esporre a rischi manipolando acidi (il solforico è l’acido contenuto nelle batterie da auto) è sufficiente riempire un contenitore con acqua prelevata dal rubinetto. In esso si immergono due elettrodi, preferibilmente di platino, ma potete ripiegare su 2 viti di acciaio inox, a cui applicherete corrente continua a bassa tensione. Gli ioni presenti nell’acqua consentono il passaggio della corrente elettrica (conduttività dell’acqua) che a sua volta provoca la formazione di piccole bolle di idrogeno sull’elettrodo negativo e di ossigeno sul positivo. L’acqua dolce, purché non pura o distillata o demineralizzata, è già conduttiva anche senza l’aggiunta di altre sostanze e si presta alla produzione di idrogeno ed ossigeno con idrolisi a bassa tensione.
L’acqua marina invece, anche ottenuta da acqua dolce e sale da cucina, risulta anch’essa conduttiva ma sottoposta ad idrolisi produce sugli elettrodi sodio e cloro, assorbendo l’ossigeno prodotto.
SCHEMA DELL’ELETTROLISI
Se gli elettrodi sono puri, quindi di platino, il rapporto che si ottiene con l’idrolisi è di 2 atomi di idrogeno (2H2) ed 1 di ossigeno (O2), ovvero un volume doppio di idrogeno rispetto a quello di ossigeno. Se gli elettrodi invece sono impuri o di metalli diversi dal platino, parte dell’ossigeno si consuma in processi ossidativi sull’elettrodo positivo e la quantità di ossigeno sviluppato risulta inferiore a quella attesa. I gas sono raccolti in provette separate, preventivamente riempite d’acqua e collocate capovolte, parzialmente immerse nell’acqua, al di sopra degli elettrodi. Si avvia il passaggio di corrente, in assenza di additivi nell’acqua la reazione è piuttosto lenta, se proprio volete si può accelerare aggiungendo all’acqua un po’ di bicarbonato di sodio, reperibile nei supermercati, non vi brucia la pelle come l’acido e funziona egregiamente. Pazientate e vedrete la provetta dell’idrogeno riempirsi per prima, con l’idrogeno che si accumula nella parte alta prendendo progressivamente il posto dell’acqua che finirà nel contenitore. A quel punto la provetta dell’ossigeno sarà solo quasi per metà piena di gas ossigeno e per l’altra metà ancora di acqua. Si preleva la provetta dell’idrogeno, tenendola sempre capovolta perché l’idrogeno è più leggero dell’aria e vi si inserisce all’interno da sotto uno stoppino acceso. Tranquilli il gas non scoppia, semplicemente brucia, ma solo se siete al buio ne vedrete la fiamma all’interno. Riempite quindi nuovamente d’acqua la provetta e ricollocatela capovolta sull’elettrodo facendo ripartire l’idrolisi fino ad ottenerne un nuovo riempimento ed a quel punto anche quella dell’ossigeno sarà piena. Una volta che entrambe le provette si sono riempite di gas, prelevate quella dell’ossigeno ma tappate con un dito l’apertura della provetta mentre è ancora sott’acqua. Tolta dall’acqua capovolgetela e tenetela con l’apertura verso l’alto, ora potete togliere il dito. L’ossigeno è più pesate dell’aria e resterà nella provetta. Inserite quindi lentamente all’interno, da sopra, un legnetto acceso, anche senza fiamma viva, con solo una brace all’estremità e indirizzatelo verso il fondo, vedrete che l’ossigeno riaccenderà la fiamma mantenendola viva fino all’esaurimento del gas. Poi potete ripetere l’esperimento precedente con la seconda provetta di idrogeno. Avete così verificato le caratteristiche dei due gas ottenuti con l’idrolisi, l’idrogeno è un combustibile e l’ossigeno un comburente. Non trovate curioso che l’acqua, che spegne il fuoco, sia costituita da un gas che il fuoco lo accende e da uno che lo ravviva?
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