Elettromagnetismo - elettrochimica
Apparecchio per l'elettrolisi dei sali
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Apparato per la decomposizione dell'acqua
Apparecchio per la scomposizione dei sali
Apparecchio per la scomposizione dei sali
1818Nº //
1838557
P.A.Nº //
1870300
1925a203
Completo
Integro
Funzionante
Dimensioni
MATERIALI: ottone, piombo, vetro
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1841 - 1842
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina M
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Clerc A. (1885) pag. 846, fig. 594
Ganot A. (1861) pag. 505, fig. 594
Ganot A. (1883) pag. 596, fig. 594
Giordano G. (1862) Vol. 2, pag. 143, fig. 594
Jamin J. (1880) pag. 361, fig. 594
Joubert J. (1889) pag. 137, fig. 594
Milani G. (1869) Vol. 6, pag. 52, fig. 594
Murani O. (1906) Vol. 2, pag. 427, fig. 594
 

Lo strumento per la scomposizione dei sali consiste in un tubo di vetro piegato a U e sorretto in posizione verticale da una base in legno. Il collegamento tra il tubo di vetro e la base di sostegno è realizzato per mezzo di una fermo in ottone con viti. L'apparecchio per funzionare necessitava di due elettrodi, generalmente due lamine sottili di platino (anche sostituibili per questioni di costi con due pezzi di grafite lunghi e sottili), a loro volta collegati ai poli di una pila sufficientemente potente. All'interno del tubo si versava una soluzione di un sale come, ad esempio, il sodio tetraossosolfato (Na2SO4) o il potassio tetraossosolfato (K2SO4), cui si aggiungeva un indicatore acido base (la "tintura di viole", per usare le parole di un libro dell'epoca, oppure il tornasole o la fenolftaleina, se si vogliono impiegare due indicatori moderni assai comuni).

Il passaggio della corrente elettrica prodotta dalla pila dava luogo ad una reazione di ossidoriduzione non spontanea i cui prodotti dipendevano dalla natura del sale e dall'intensità della corrente. Nel caso dei due sali citati, a bassi voltaggi si ottenevano idrogeno e ossigeno, mentre ad alti voltaggi (6 - 7 V) e per lunghi periodi di lavoro (10 minuti) si otteneva anche uno strato di potassio o sodio sull'elettrodo negativo (catodo). L'indicatore acido base metteva invece in luce attraverso il suo viraggio la variazione di pH intorno agli elettrodi al procedere della reazione chimica. In particolare in corrispondeza del polo positivo la soluzione diventava acida (il tornasole, l'indicatore, ad esempio si colorerebbe di rosso) e intorno all'elettrodo negativo si aveva una colorazione dell'indicatore tipica dell'ambiente basico (il tornasole assumerebbe colore blu). Uno dei due rami del tubo a U presenta ancora tracce dell'indicatore che ne ha incorostato e colorato le pareti.

Prima di giustificare quanto accade nella soluzione al passaggio della corrente elettrica è importante precisare che cosa si intenda per scomposizione ovvero chiarire perché lo strumento ha tale nome. Il termine viene qui usato per indicare la migrazione degli ioni positivi e di quelli negativi provenienti da un sale solubile in acqua verso gli elettrodi di segno contrario ovvero descrive il fenomeno di separazione delle cariche elettriche del sale stesso. Il termine non fa riferimento alcuno al fenomeno di rottura dei lagami chimici tra gli ioni del sale ad opera del solvente (l'acqua) il quale ha luogo indipendentemente dal fatto che nella soluzione siano presenti o meno due elettrodi. A volte poi lo strumento viene anche denominato come "apparecchio per la decomposizione dei sali", perché nella descrizione del funzionamento si usa il temine decomposizione in riferimento al comportamento dei suoi ioni. In questo caso ci si riferisce all'ottenimento sotto opportune condizioni del metallo e dell'elemento non metallico in corrispondenza degli elettrodi.

Per la verità nel linguaggio chimico con decomposizione si indica una reazione il cui effetto è quello di rompere, decomporre appunto, un certo composto in due o più prodotti, che possono essere entrambi elementi, entrambi composti o elementi e composti. Ad esempio, riscaldando fortemente il mercurio II monossido (HgO) il composto si decompone dando ossigeno O2 e mercurio Hg, entrambi elementi, mentre il cloruro d'amminio NH4Cl per azione termica si decompone in ammoniaca NH3 e in acido cloridrico HCl, due composti. Anche per via elettrica si può decomporre un sale (elettrolisi) utilizzando una cella elettrolitica in cui il composto si trova allo stato fuso, cioè in assenza d'acqua. In queste condizioni si verifica ad esempio la decomposizione del sale da cucina, cloruro di sodio NaCl, nei due elementi costituenti, sodio Na e cloro Cl2.

Ma in presenza di soluzioni acquose le cose sono più complesse a causa del fatto che non sempre si possono ottenere agli elettrodi il metallo e il non metallo, in quanto è presente un ordine di scarica delle specie agli elettrodi in cui è coinvolto anche il solvente, cioè l'acqua. Infatti con il composto KI (ioduro di potassio) in corrispondenza dell'elettrodo positivo si ottiene lo iodio I2, all'elettrodo negativo si sviluppa idrogeno invece che depositarsi il metallo potassio K e comunque l'idrogeno è nettamente predomenante rispetto al metallo, mentre con il sale potassio triossonitrato KNO3 si sviluppano idrogeno e ossigeno e, cosa importante, nessuno di tali elementi proviene dal sale, ma dal solvente. Questi diversi comportamenti nei prodotti dell'elettrolisi dipendenti dal tipo di sale erano stati notati e giustificati in termini di stabilità o instabiltà dell'acido e della base (rispettivamente HI e HNO3 e sempre KOH per quanto riguarda i due esempi portati poc'anzi) da cui proviene il sale solubile di volta in volta utilizzato. Allo stesso modo il fatto che, facendo passare corrente elettrica in una soluzione di K2SO4 o di Na2SO4, si ottenesse oltre all'idrogeno anche ossigeno non deve essere interpretato, come a volte si legge nei libri dell'epoca, come la liberazione ad opera della corrente elettrica dell'elemento dell'anione SO42- del sale di fatto decomponendolo (da cui il nome dello strumento), ma l'ossigeno che si sviluppa proviene invece dall'acqua che subisce il processo ossidativo a differenza del gruppo tetraossosolfato che non vi partecipa affatto.

La vera giustificazione dei prodotti del processo di elettrizzazione di una soluzione elettrolitica dipendono dalla diversa tendenza di una specie chimica a ridursi o ad ossidarsi rispetto ad un'altra cosa riassunta nella serie dei potenziali standard di riduzione i quali giustificano l'ordine preferenziale di scarica delle specie agli elettrodi includendo anche la partecipazione del solvente. La variazione del pH vicino agli elettrodi è invece dovuta la fatto che la formazione di idrogeno sottrae al sistema ioni H+ provocando un eccesso di ioni OH- in soluzione intorno al catodo (ambiente basico), mentre lo sviluppo di ossigeno impoverisce il sistema di ioni OH- con conseguente eccesso di ioni H+ (ambiente acido).