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Elettrolisi rivelatrice

La scomposizione (dell’acqua) non è così difficile
Ecco come scomporre l’acqua con un semplice elettrolizzatore, utilizzando un indicatore acido-base e un magnete per creare delle fantastiche onde di colore nell’acqua.

Indicating Electrolysis Main
Indicating Electrolysis Mat

Strumenti e materiale

  • Due viti di acciaio inossidabile lunghe almeno 40 millimetri (si possono trovare nei negozi di fai da te)
  • Contenitore in plastica trasparente dai bordi bassi, come una piastra di petri
  • Sali di Epsom (nei negozi che vendono prodotti naturali) ATTENZIONE: non utilizzate il sale da cucina perché può produrre cloro gassoso
  • Batteria da 9 volt
  • Elastici di gomma
  • Indicatore acido-base, come rosso fenolo, fenolftaleina, blu di bromotimolo o succo di cavolo (cfr. la sezione «Andiamo oltre» per istruzioni su come ottenerlo): controllate bene tutti gli aspetti legati alla sicurezza e accertatevi di sapere quali colori indicano la presenza di un acido o di una base con l’indicatore scelto
  • Occhiali protettivi
  • Cucchiaio
  • Facoltativo: magneti
Indicating Electrolysis Assembly

Assemblaggio

  1. Avvolgete un elastico attorno alla batteria da 9 volt sul lato lungo, in modo che copra entrambi i poli. Avvolgete un altro elastico, sempre sul lato lungo, in modo che formi una croce con il primo elastico.
  2. Fate passare le viti in acciaio inossidabile sotto all’elastico, una su ogni polo. Posizionatele in modo che la filettatura sia a contatto con il polo. Le teste delle viti devono essere dalla stessa parte e le viti non devono toccarsi tra di loro (vedi foto). Avete appena costruito il vostro elettrolizzatore! E le viti sono gli elettrodi che condurranno l’elettricità nel corso dell’esperimento.
  3. Indossate gli occhiali protettivi.
  4. Riempite la piastra di petri, o il contenitore dai bordi bassi, d’acqua tiepida.
  5. Versate dei cristalli di sali di Epsom nell’acqua (circa 1/3 di cucchiaino se usate una piastra di petri). Mescolate la soluzione con un cucchiaio o con il dito per favorire lo scioglimento dei sali.
  6. Aggiungete alla soluzione salina un piccola quantità dell’indicatore che avete scelto di usare fino a che non si colora (a seconda dell’indicatore e della concentrazione, potrebbero servirne poche gocce o qualche millilitro).

Ecco che cosa dovete fare e che cosa noterete

Immergete la parte sporgente delle viti nella soluzione facendo attenzione a non bagnare la batteria. Dovreste riuscire ad appoggiare l’elettrolizzatore al bordo del contenitore.

Che cosa accade alle estremità immerse di ogni vite? Dovrebbero iniziare a formare delle bollicine e colori diversi per ciascun elettrodo.

Che cosa accade?

Avete visto le bollicine che si formano all’estremità delle viti? Una delle due ne ha formate di più? Controllate bene: quale terminale ha più o meno bollicine? E quale terminale ha un determinato colore?

La formula molecolare dell’acqua è H2O, in cui H è l’idrogeno e O è l’ossigeno. All’interno di un bicchiere, molte molecole dell’acqua si separano spontaneamente in ioni di idrogeno (H+) con carica positiva e ioni di idrossido (OH-) con carica negativa. L’elettrolizzatore genera delle reazioni che accentuano ulteriormente questa scomposizione.

Le cariche opposte si attraggono, quindi gli ioni di idrogeno si spostano verso l’elettrodo negativo formando le bolle, mentre gli ioni di idrossido contenenti ossigeno si spostano verso l’elettrodo positivo, sempre formando le bollicine. Questo determina anche una variazione del pH, ovvero la quantità di acido e base, nei punti vicini agli elettrodi.

Vicino all’elettrodo positivo, due atomi di ossigeno si separano dagli ioni di idrossido e si uniscono andando a formare l’ossigeno (O2). In questo modo rimangono molti ioni di idrogeno liberi che rendono più acida la zona vicina al terminale positivo, quindi l’indicatore dovrebbe segnalare una maggiore acidità in quel punto. Allo stesso modo, quando gli ioni di idrogeno si uniscono per formare l’idrogeno (H2) vicino al terminale negativo, in quel punto si liberano numerosi ioni di idrossido. Quindi l’indicatore dovrebbe segnalare la produzione di una base vicino al terminale negativo.

I sali di Epsom disciolti nell’acqua, noti anche come solfato di magnesio (la formula chimica del solfato di magnesio è MgSO4), aiutano la batteria nella scomposizione dell’acqua. I sali, infatti, si scompongono in ioni e queste particelle dotate di carica contribuiscono a trasportare la corrente elettrica all’interno della soluzione.

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