Elettrolisi del solfato di rame: elettrodi utilizzati

L’elettrolisi del solfato di rame Il solfato di rame (II)  è un elettrolita solubile in acqua che si dissocia in ioni rame (II) e ioni solfato:
CuSO4 → Cu2+ + SO42-
In una soluzione acquosa di solfato di rame (II) sono quindi presenti gli ioni Cu2+, SO42- oltre a H+ e OH derivanti dalla autoionizzazione dell’acqua.

Tipi di elettrodi

Lo scopo dell’elettrolisi del solfato di rame è quello di ottenere rame metallico ed essa può essere condotta con due tipi di elettrodi.

1.Elettrodi inerti

Gli elettrodi inerti usati per l’elettrolisi sono elettrodi in platino o di grafite.

Gli ioni positivi vengono attratti dal catodo che è l’elettrodo negativo; le due semireazioni di riduzione possibili sono:

2 H+ + 2 e ⇌ H2  per la quale E° = 0.00 V

Cu2+ + 2 e⇌ Cu  per la quale E° = + 0.337 V

Stante il maggior potenziale normale di riduzione dello ione rame rispetto allo ione idrogeno saranno gli ioni rame a depositarsi come rame metallico al catodo e si nota che la soluzione di solfato di rame, inizialmente azzurra inizia a scolorirsi.

Gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo che è l’elettrodo positivo; le tre semireazioni di riduzione possibili sono:

2 SO42- + 2 e → S2O82- + 2 e per la quale E°= – 2.01 V

4 OH → O2 + 2 H2O + 4 e  per la quale E° = – 0.40 V

2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e  per la quale E° = – 1.23 V

Poiché il potenziale di ossidazione dello ione OH e dell’acqua sono maggiori rispetto a quello dello ione solfato all’anodo avverranno le ultime due semireazioni con sviluppo di ossigeno.

In definitiva rimangono in soluzione gli ioni H+ e gli ioni SO42- che non hanno subito reazioni mentre al catodo si è avuta una elettrodeposizione del rame e al catodo la produzione di ossigeno gassoso.

2. Elettrodi di rame

Gli ioni presenti in soluzione sono gli stessi del caso precedente ma vi è la presenza di un elettrodo partecipante. Al catodo avviene, come prima, la riduzione dello ione rame mentre l’anodo costituito da rame gioca un ruolo cruciale in quanto esso viene ossidato a ione rame e quindi si consuma nel corso dell’elettrolisi.

In definitiva:

al catodo Cu2+ + 2 e⇌ Cu

all’anodo Cu  ⇌ Cu  + 2 e

La massa di rame depositata al catodo è pari alla massa di rame che si consuma all’anodo e la soluzione in cui è presente la stessa concentrazione di ioni rame rimane dello stesso colore.

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