Elettrolisi di Kolbe: reazioni, applicazioni
L’elettrolisi di Kolbe è un esempio di reazione di ossidoriduzione organica che avviene in una cella elettrochimica. Tale metodo presenta diversi vantaggi come quello di controllare il potenziale elettrodico. Inoltre per il decorso della reazione non sono necessari agenti agenti ossidanti o riducenti.
Il chimico tedesco Hermann Kolbe nel 1849 nell’ambito dei suoi studi sull’elettrolisi dell’acetato di potassio scoprì una reazione a cui fu dato il suo nome.
La reazione consiste in una decarbossilazione ossidativa di sali derivanti da acidi carbossilici che danno luogo alla formazione di un alcano; la reazione è anche detta dimerizzazione decarbossilativa in quanto procede secondo un meccanismo radicalico.
La reazione viene impiegata per la sintesi di dimeri simmetrici invece, partendo da una miscela di acidi carbossilici, si ottengono dimeri asimmetrici.
Reazioni nell’elettrolisi di Kolbe
Un sale di sodio o potassio derivante da un acido carbossilico dà luogo alla dissociazione:
R-COONa → R-COO– + Na+
All’anodo avviene la seguente semireazione:
R-COO– → R· + CO2
Il radicale formatosi può legarsi a un altro radicale per dare un alcano:
R· + R· → R-R
Al catodo avviene la seguente semireazione:
Na+ + 1 e– → Na
Il sodio formatosi reagisce con l’acqua secondo la reazione:
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2
Se sono presenti due ioni carbossilati diversi si ottengono diversi prodotti di reazione:
R1COO– + R2COO– → R1-R1 + R1R2 + R2-R2
Nel corso dell’elettrolisi il pH aumenta progressivamente a causa della formazione di NaOH.
La reazione complessiva dell’etanoato di potassio è la seguente:
2 CH3COOK + 2 H2O → CH3CH3 + 2 CO2 + H2 + 2 KOH
Applicazioni
La reazione può essere condotta con successo nella preparazione dell’etano o di alcani con un numero maggiore di atomi di carbonio; ovviamente il metano non può essere prodotto dalla reazione essendo costituito da un solo carbonio, mentre l’alcano ottenuto dall’elettrolisi di Kolbe si forma dalla reazione di due radicali liberi e quindi deve contenere almeno due atomi di carbonio.
Se l’acido carbossilico contiene n atomi di carbonio, l’alcano derivante dall’elettrolisi di Kolbe contiene 2 ( n-1) atomi di carbonio. Infatti l’acido acetico contiene 2 atomi di carbonio e l’alcano che si ottiene contiene 2 ( 2-1) = 2 atomi di carbonio.
