Che cos'è una cella elettrolitica?
In una cella elettrolitica, l'energia elettrica viene applicata per provocare una reazione chimica. Due componenti metallici chiamati elettrodi sono solitamente immersi in un fluido, come l'acqua. Ogni cella ha tipicamente un elettrodo chiamato catodo, che ha una carica elettrica negativa, e un anodo, che ha una carica positiva. La reazione chimica che si verifica in una cellula elettrolitica si chiama elettrolisi, il che significa che una sostanza viene scomposta. Se l'acqua è la soluzione, allora si dividerà in idrogeno e ossigeno gassoso mentre le particelle fluiscono dall'anodo positivo al catodo negativo.
Le strutture industriali e commerciali a volte usano una cella elettrolitica per produrre ossigeno e idrogeno dall'acqua. La cella può anche essere usata per depositare un metallo su un altro durante la galvanica. Le batterie ricaricabili, come l'idruro di nichel metallico o le batterie al piombo acido, spesso si comportano come celle elettrolitiche. Le riserve di energia possono essere accumulate in questi tipi di batterie mediante il processo di conversione dell'energia elettrica in energia chimica.
Le batterie sono in genere celle voltaiche che utilizzano energia chimica e la convertono in elettricità. Una cella voltaica è anche chiamata cella galvanica e generalmente utilizza lo stesso metallo per ciascun elettrodo. Le celle elettrolitiche, d'altra parte, usano tipicamente un metallo per l'elettrodo positivo e un metallo diverso per l'altro. Anche questi devono trovarsi nella stessa soluzione perché avvenga la reazione. Le celle galvaniche possono essere costituite da due celle separate con un collegamento chiamato ponte salino, che sposta le particelle cariche chiamate ioni da un lato all'altro.
Una cella elettrolitica può essere alimentata da una batteria, con fili collegati a ciascun elettrodo per formare un circuito elettrico. Una cella può anche essere connessa a un'altra, ma ognuna ha generalmente bisogno di una tensione diversa perché accada qualcosa di sostanziale. La cella di elettrolisi che ha una tensione più alta si scarica in genere in questo circuito. Viene creata una cella voltaica, mentre la cella con la tensione più bassa può ottenere una carica. Questo è tipico di una cella elettrolitica.
L'acqua viene spesso scomposta in gas costituito dai suoi componenti molecolari con una cella elettrolitica. Un altro composto utilizzato è il cloruro di sodio, che può essere scomposto in cloro gassoso e ioni sodio; questi di solito si combinano con gli elettroni rilasciati dal catodo. Il metallo di sodio si deposita sul catodo quando gli ioni e gli elettrodi si uniscono. Le celle elettrolitiche sono spesso utilizzate per la raffinazione dei metalli e fanno generalmente parte della purificazione di alluminio, piombo, zinco e rame.