Decomposizione dell'acqua per mezzo della corrente elettrica

TITOLO DELL'ESPERIENZA: decomposizione dell'acqua per mezzo della corrente elettrica.

SCOPO DELL'ESPERIENZA: lo scopo di questa esperienza è quello di provare a decomporre l'acqua nelle sue sostanze semplici componenti: l'idrogeno e l'ossigeno, riconoscere questi due elementi e verificare gli effetti da loro prodotti all'accensione di un fiammifero.

MATERIALI UTILIZZATI:

- acqua;

- voltametro di Hoffmann;

- soluzione acquosa di acido solforico diluito;

- pila da 9 V;

- fiammiferi;

- fuscelli di legno.

DESCRIZIONE OPERATIVA: versiamo la soluzione di acqua e acido solforico (H₂SO₄) nel corpo centrale del voltametro. Questo è collegato a due tubi laterali graduati e la soluzione si distribuisce in modo uniforme anche in essi; ci accertiamo che si raggiunga lo stesso livello aprendo cautamente i rubinetti per far fuoriuscire l'aria e permettere di conseguenza alla soluzione di raggiungere la sommità. Successivamente si richiudono.

Si fa passare la corrente nel circuito collegando gli elettrodi dei due tubi con un generatore da 9 V.

Si attende che il livello della soluzione si abbassi di alcuni centimetri (si può osservare che nella colonna collegata al polo negativo la discesa del livello è più rapida: ciò conferma la formazione di un quantitativo di gas maggiore). 

Pian piano quindi, incominciano a formarsi una miriade di bollicine sulla superficie degli elettrodi, il che conferma la presenza di questi gas, i quali andranno a raccogliersi alla sommità del liquido mentre il livello dell'acqua nelle due colonne scenderà. Si prova così la reazione di combustione: per riuscire a riconoscere questi due gas, si accosta all'uscita dei due tubi un fiammifero acceso e si osserva la reazione che i gas fuoriuscenti dai tubi hanno a contatto con il fiammifero.

CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI: al passaggio di corrente elettrica abbiamo potuto decomporre l'acqua (H₂O) nei suoi elementi componenti.

Si sono venuti a formare nei 2 tubi 2 determinati quantitativi di gas, differenti anche per il loro volume, i quali, durante la reazione di combustione, hanno appunto avuto reazioni diverse: all'accensione del fiammifero alla sommità del tubo collegato al polo positivo (anodo) la fiamma si ravvivava, potevamo quindi notare la presenza di ossigeno, che nella combustione è l'unico a rappresentarne il reagente.

Effettuando la stessa operazione sull'altro tubo, a sua volta collegato al polo negativo (catodo), abbiamo potuto sentire un piccolo scoppio e la fiamma non si è più ravvivata, ciò ha dimostrato la presenza di idrogeno. Possiamo quindi affermare che nella colonna collegata al catodo, nel quale il livello della soluzione era sceso maggiormente e cioè il volume del gas prodotto risultava maggiore rispetto all'altro tubo, si è verificata la presenza di idrogeno; al contrario l'ossigeno nell'altra colonna.

Per quanto concerne la differenza quantitativa dei due gas, data la formula dell'acqua H₂O, il gas dell'ossigeno è risultato la metà rispetto a quello dell'idrogeno: i due elementi sono legati da una proporzionalità quantitativa secondo la quale entrambi si comportano in rapporto costante rispetto all'altro.

Altra osservazione fondamentale è l'aver utilizzato, per questa esperienza, una soluzione di acido solforico per la necessità di usufruire di una sostanza che fosse un buon conduttore: l'acqua pura da sé non sarebbe stata capace di condurre l'elettricità.

Infine bisogna dire che nel voltametro di Hoffmann si utilizza il principio dei vasi comunicanti, che nelle due colonne ha permesso l'equità di livello della soluzione.