Parte III
I Meccanismi Della
Conduzione: Soluzioni, Gas,
Semiconduttori
Trasporto nei liquidi: Elettrolisi
L'elettrolisi (pronuncia elettrolìsi o elettròlisi) è un
processo che trasforma energia elettrica in energia
chimica. È il processo inverso a quello della pila. Con la
pila infatti si sfrutta una reazione chimica per produrre
energia elettrica, con l'elettrolisi invece si usa l'energia
elettrica per far decorrere una reazione chimica che non
avverrebbe spontaneamente.
Per applicazione di ddp costante subiscono elettrolisi
tutte quelle sostanze che, in soluzione o fuse, si
scompongono in ioni, ossia gli acidi, le basi ed i sali,
nonché l'acqua stessa.
Elettrolisi dell’acqua
Voltametro di Hofmann
Conduttori Elettrolitici
•
•
•
•
•
Voltametro
Acqua distillata
Zucchero
Sale
La soluzione acqua-sale è
conduttrice
• NaCl, CuSO4, HCl, H2SO4,
NaOH
Elettrodi
metallici
Anodo
Catodo
+
-
Conduttori Elettrolitici
• I sali, gli acidi e le basi si chiamano
“elettroliti” e le loro soluzioni in acqua
“soluzioni elettrolitiche”
• L’acqua comune contiene
molti sali disciolti e per
questo è molto conduttrice
• Faraday (1833)
+
-
L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday
• Il moto degli ioni in un voltametro in
cui sono immersi due elettrodi
metallici collegati a una batteria è
detto “elettrolisi”
• Quando gli ioni arrivano
sugli elettrodi cedono a
questi la loro carica
diventando neutri e reagendo chimicamente
++Cl-H
H
+Cl
+
H
Cl--+Cl
H
H
Cl
+
+
H++Cl
Cl---H
H
Cl
+
H
Cl--+
H
++Cl
H
H
Cl
H Cl
Cl-
+
-
L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday
• Faraday misurò quantitativamente le
sostanze
che
nell’elettrolisi
si
sviluppano o si depositano negli
elettrodi
• 1a Legge di Faraday:
– La massa di sostanza che si deposita a un
elettrodo è direttamente proporzionale
alla quantità di carica elettrica che passa
nel voltametro
L’elettrolisi E Le Leggi Di Faraday
• 2a Legge di Faraday:
– In più voltametri contenti elettroliti diversi e
connessi in serie in modo che siano attraversati
dalla stessa quantità di carica elettrica, le
masse delle sostanze che si depositano agli
elettrodi sono direttamente proporzionali agli
equivalenti chimici
• Equivalente chimico = M/Z (H 1.008)
• Grammo-equivalente = M/Z g
(H 1.008 g)
Ioni E Carica Elettrica Elementare
•
•
•
•
Atomo:
nucleo + elettroni
Nucleo:
carica elettrica positiva
Elettroni: carica elettrica negativa
La carica elettrica non può assumere
valori qualunque ma solo multipli interi
relativi di una carica unitaria
• La
carica
unitaria
è
quella
dell’elettrone
Ioni E Carica Elettrica Elementare
• Se Z è il numero degli elettroni in un atomo
allora la loro carica complessiva è:
Ze
• Siccome la carica dell’atomo è nulla allora la
carica del nucleo è:
Ze
• Quando un atomo perde un elettrone o ne
acquista uno in più la sua carica complessiva
non è più nulla e prende il nome di ione
La Conduzione Elettrolitica
E La Legge Di Ohm
• La conduzione elettrolitica dipende
dalla quantità di elettrolita disciolto,
dalla
superficie
degli
elettrodi
immersi e dalla loro distanza
• In particolare è maggiore con l’aumentare della superficie degli elettrodi
immersi ed è minore con l’aumentare
della loro distanza
La Conduzione Elettrolitica
E La Legge Di Ohm
• Gli esperimenti dimostrano che la
conduzione elettrolitica segue la legge
di Ohm come nei conduttori metallici
a patto che gli elettrodi siano dello
stesso tipo e che le condizioni siano
tali per cui il passaggio di corrente
non alteri la costituzione chimica
Isolanti
Negli isolanti nessun atomo è ionizzato
in
condizioni
normali;
solo
l’applicazione di un campo elettrico
molto intenso può produrre qualche
elettrone di conduzio-ne ionizzando
un ugual numero di atomi
Semiconduttori
• I semiconduttori hanno un comportamento intermedio
• A basse temperature la conducibilità
è bassa come per gli isolanti
• A temperatura ambiente si hanno 1011
elettroni di conduzione per cm3
• I semiconduttori per eccellenza sono
il Silicio e il Germanio
Semiconduttori
• Nei semiconduttori la conduzione è
dovuta non solo agli elettroni di
conduzione ma anche al movimento di
cariche elettriche positive
-
E
+ + + + + + + + + + + + +
+
+
+
+
+
+
La Scarica Nei Gas A Pressione Normale
• In condizioni normali un gas è neutro e
quindi non può condurre l’elettricità,
comportandosi da isolante perfetto
• L’aria atmosferica però conduce l’elettricità, anche se debolmente
• Nell’aria ci sono particelle cariche il cui
numero aumenta in presenza di particolari
agenti detti agenti ionizzanti
La corrente elettrica è un
flusso di elettroni
attraverso un filo metallico
vero
falso
