Chimica per il liceo/Elettrochimica

Wikibooks, manuali e libri di testo liberi.
Jump to navigation Jump to search

Chimica ed elettricità[modifica]

Si iniziò a parlare di elettricità nel 1600 (Gilbert) in seguito agli studi di elettrostatica, ovverosia studiando la capacità di alcuni corpi di attrarre corpi leggeri in seguito a strofinio (es. ambra, plastica, vetro e altre sostanze). Si ipotizzò che lo strofinio generasse un eccesso o un difetto di "fluido elettrico".

Fu Volta che, nel 1799, riuscì a produrre una corrente elettrica grazie alla sua famosa pila. Con la pila quindi, grazie ad una reazione chimica, Volta riuscì a produrre una corrente elettrica. Si inizia quindi a comprendere che chimica ed elettricità possono essere interconnessi.

Infatti successivamente, con l'elettrolisi dell'acqua, si riuscì a fare il procedimento inverso, ovverosia una reazione chimica usando l'elettricità.

Reazioni di ossidoriduzione[modifica]

L'elettrochimica ha a che fare con reazioni chimiche e correnti elettriche. Le correnti elettriche sono flussi di elettroni e quindi bisogna considerare le reazioni chimiche che determinano un movimento di elettroni. Quindi ci saranno reazioni chimiche in cui avvengono scambi di elettroni da una sostanza all'altra.

  • Una sostanza che perde elettroni si ossida. L'ossidazione è una perdita di elettroni. (Viene chiamata ossidazione in riferimento all'ossigeno, che essendo una sostanza molto elettronegativa, tende a strappare elettroni nel momento in cui si lega ad altre sostanze. Però in elettrochimica il termine ossidazione non significa che ci sia una effettiva reazione chimica con l'ossigeno)
  • Una sostanza che acquista elettroni si riduce. La riduzione è un acquisto di elettroni. (Viene chiamata riduzione poiché quando una sostanza acquista elettroni si riduce il suo numero di ossidazione).

Da un altro punto di vista una sostanza che si ossida viene definita sostanza riducente, poiché nel momento in cui perde elettroni va a ridurre un'altra specie chimica. Una sostanza che si riduce viene definita sostanza ossidante, poiché nel momento in cui acquista elettroni un'altra specie li perde.

Una reazione chimica che comporta una ossidazione e una riduzione viene definita reazione di ossidoriduzione o reazione redox.

Come si fa a capire che una reazione è redox? Bisogna controllare se cambiano i numeri di ossidazione di alcune sostanze chimiche.

Esempio di reazione redox (non bilanciata): il ferro che si ossida con l'ossigeno. È una classica reazione di ossidazione del ferro che forma la ruggine. Si osservi come ogni atomo di ferro si ossida perdendo tre elettroni mentre ogni atomo di ossigeno si riduce acquistando due elettroni.

(numero. ossidaz) 0 + 0 -> +3 -2

(reazione chimica) Fe + O2 -> Fe2O3

In generale si può anche prevedere il comportamento ossidante o riducente degli elementi, basta pensare a come varia l'elettronegatività nella tavola periodica.

  • Metalli alcalini e alcalino-terrosi:tendono a perdere facilmente gli elettroni più esterni e quindi si ossidano facilmente e suono buoni riducenti.
  • Gli elementi dei gruppi a destra della tavola periodica (tranne i gas nobili) tendono a prendere elettroni per completare l'ottetto. Si riducono facilmente e sono buoni ossidanti.
  • Gli elementi dei gruppi intermedi possono cedere o acquistare elettroni a seconda della situazione chimica.

Bilanciamento di reazioni redox[modifica]

La pila elettrica[modifica]