L'elettrolisi dell'acqua è un processo elettrolitico nel quale il passaggio di corrente elettrica causa la scomposizione dell'acqua in ossigeno ed idrogeno gassosi.
Dal punto di vista etimologico, il termine elettrolisi è composto dal prefisso elettro- (elettricità) e da lisi (separazione). L'etimologia del termine è connessa con il meccanismo del processo di elettrolisi dell'acqua, che consiste appunto nel "rompere" la molecola di acqua nei suoi elementi costituenti (idrogeno e ossigeno).
L'elettrolisi è la decomposizione di un sistema chimico per effetto del passaggio di una corrente elettrica continua attraverso di esso. Fra le applicazioni dell'elettrolisi si possono citare la decomposizione dell'acqua in idrogeno (H) e ossigeno (O), l'elettrodeposizione dell'argento (argentatura), il processo industriale di riduzione dell'alluminio e la carica degli accumulatori. In ogni caso, una certa quantità di energia elettrica viene convertita in energia potenziale di natura chimica e immagazzinata nella struttura molecolare dei nuovi composti.
L'acqua pura, distillata od osmotizzata però, conduce l'elettricità in maniera trascurabile, perchè in assenza di minerali, pertanto in questi casi è necessario aggiungere al sistema un elettrolita solubile in acqua per chiudere il circuito.
L'acqua minerale potabile, comune di rubinetto, contiene già abbondanti minerali naturalemente. Gli elettroliti disciolti, dissociandosi in anioni e cationi facilitano il passaggio della corrente elettronica.
Per esempio, il cloruro di sodio (NaCl), il calssico sale da cucina, è solubile in acqua e viene frequentemente impiegato proprio per aumentare la conduzione elettrica e l'efficienza dell'elettrolisi, producendo cosi' pH fortemente alcalini e fortemente acidi.
L'acqua viene fatta passare attraverso una cella elettrolitica, generalmente composta elettrodi di metallo inerte (ad esempio il platino), per poi applicare una differenza di potenziale elettrico. A questo punto un elettrodo (CATODO) si carica negativamente attraendo elettroni, mentre l'altro (ANODO), dal quale vengono portati via elettroni, si carica positivamente. Per via del principio di attrazione elettrostatica fra cariche opposte, i cationi, positivi, migrano verso il catodo, negativo, dove possono acquistare elettroni riducendosi, mentre gli anioni, negativi, migrano verso l'anodo, positivo, al quale possono cedere elettroni ossidandosi.
La corrente elettrica dissocia cosi la molecola d'acqua negli ioni H⁺ e OH⁻.
Al catodo gli ioni idrogeno (H⁺) acquistano elettroni in una reazione di riduzione che porta alla formazione di idrogeno gassoso
2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂
All'anodo, gli ioni idrossido (OH⁻) subiscono ossidazione, cedendo elettroni:
4 OH⁻ - 4 e⁻→ 4 OH → 2 H₂O + O₂
Si formerà quindi un volume di idrogeno quasi doppio del volume di ossigeno (in quanto secondo la legge dei gas perfetti il numero di moli e il volume sono in proporzionalità diretta), quindi l'idrogeno avendo il doppio delle moli e il volume molare dell'idrogeno è di 11,42 × 10⁻³ m³/mol, mentre per l'ossigeno è di 17,36 × 10⁻³ m³/mol, quindi per l'idrogeno si ha quasi il doppio del volume dell'ossigeno.
Pertanto sul catodo si formerà acqua alcalina mentre sull'anodo acqua acida o
Beauty Water.
Nel caso invece in cui venca aggiunto NaCl per potenziare l'elettrolisi:
All'Anodo:
si originano cloro, acido cloridrico e acido ipocloroso (“cloro libero” in acqua).
2Cl⁻ + H₂O → HCl + HOCl + 2e⁻
Al Catodo:
si generano gas idrogeno e ioni idrossidi, che rendono la reazione molto alcalina.
2Na⁺ + 2H₂O + 2e⁻ → 2NaOH + H₂ ↑gas
Quindi si creano di conseguenza due tipi di soluzioni acquose: il catodo produce un'acqua elettrolizzata
alcalina forte o Strong Alcalina contenente idrossido di sodio, l'anodo produce invece un'acqua
elettrolizzata acida o Strong Acid (detta anche acqua ossidante elettrolitica) contenente acido ipocloroso diluito e cloro libero.