Che cos'è un catodo per elettrolisi?
Un catodo di elettrolisi è il nodo in cui si riuniscono i cationi, gli ioni caricati positivamente di una decomposizione di elettrolisi. L'elettrolisi si riferisce al processo di passaggio di una corrente elettrica diretta attraverso una soluzione chimica costituita da ioni positivi e negativi. Viene eseguito posizionando due elettrodi, ciascuno un conduttore di elettricità collegato a una fonte di alimentazione esterna, in una soluzione chimica per produrre il risultato desiderato: una separazione della soluzione nei suoi ioni di base. Gli elettrodi sono il catodo e l'anodo, l'anodo è il nodo in cui si riuniscono gli anioni, ioni caricati negativamente.
Il catodo per elettrolisi è solitamente costituito da silicio, grafite o un metallo come rame, acciaio o litio ferro fosfato. Lo scopo del catodo è quello di emettere elettroni, causando una carica negativa complessiva che attira tutti i cationi contenuti nella soluzione. Il processo mediante il quale questi cationi migrano verso il catodo di elettrolisi è noto come riduzione. Insieme all'ossidazione, il processo mediante il quale gli anioni migrano verso l'anodo, la riduzione consente la decomposizione di una soluzione.
L'elettrolisi e, per estensione, la nozione del catodo di elettrolisi, fu introdotta per la prima volta da William Nicholson e Anthony Carlisle nel 1800. Nicholson e Carlisle desideravano replicare un precedente esperimento di Alessandro Volta, uno scienziato italiano che scoprì che una corrente può essere prodotta usando due metalli attaccati a qualsiasi conduttore - tessuto muscolare o salamoia, per esempio. In seguito alle scoperte di Volta, Nicholson e Carlisle hanno organizzato il loro esperimento in modo simile usando piastre di metallo, un conduttore e un elettroscopio per misurare i cambiamenti nella carica elettrica.
Era difficile stabilire e mantenere il contatto tra le piastre e l'elettroscopio, quindi Nicholson e Carlisle usavano l'acqua come agente legante. Mentre conducevano l'esperimento, rimasero scioccati nel constatare che l'acqua si stava decomponendo in ioni idrogeno positivi che apparivano come gas idrogeno e ioni ossigeno negativi, che si rivelarono essere gas ossigeno. Inavvertitamente, i due scienziati britannici avevano appena scoperto il processo chimico dell'elettrolisi e denotavano l'importanza del catodo di elettrolisi.
Esistono molti usi commerciali e industriali per un catodo di elettrolisi. Questi usi includono la ricarica di batterie ricaricabili; produzione di grandi quantità di idrogeno gassoso, soluzione di cloro e idrossido di sodio mediante elettrolisi dell'acqua salata; e galvanica vari materiali per renderli più forti e più affidabili. Senza questo importante elettrodo, non esisterebbero molti processi chimici da cui dipendono le industrie moderne.