Concetti Chiave
- Le reazioni redox sono composte da due semireazioni, una di ossidazione e una di riduzione, che devono essere bilanciate per ottenere l'equazione finale.
- Una cella elettrolitica trasforma energia elettrica in reazioni chimiche non spontanee, mentre la cella galvanica produce corrente elettrica da reazioni chimiche spontanee.
- In una cella galvanica, l'anodo è il luogo di ossidazione e dona elettroni, mentre il catodo è il luogo di riduzione e li acquista.
- Un esempio di reazione redox coinvolge il ferro che si ossida e il rame che si riduce, evidenziando il trasferimento di elettroni tra i due metalli.
- Una reazione spontanea in una cella galvanica si verifica quando il potenziale di cella è positivo, calcolato come differenza tra il potenziale del catodo e quello dell'anodo.
Una reazione redo è la somma di due semireazioni (di ossidazione e di riduzione). Per bilanciare le equazioni redo è necessario scrivere le 2 semireazioni, bilanciare le cariche e aggiungere i coefficienti stechiometrici, sommando le reazioni.
Funzionamento delle celle elettrolitiche
Cella elettrolitica: dispositivo nel quale l’energia elettrica fornita da una sorgente esterna fa avvenire delle reazioni chimiche non spontanee. Cella galvanica (o voltaica): cella elettrolitica in cui si sfrutta una reazione chimica spontanea per produrre corrente elettrica. La cella è costituita da 2 elettrodi, conduttori metallici che stabiliscono il contatto elettrico con il contenuto della cellula, l’elettrolita, cioè il mezzo che conduce l’elettricità per mezzo di ioni. In celle di questo tipo l’anodo dona elettroni, è quindi il luogo dell’ossidazione, al contrario il catodo li acquista e quindi in corrispondenza del catodo avviene la riduzione. N.B.: tutte le reazioni redo sono spontanee e liberano energia e viene utilizzata per compiere lavoro.
Esempio di reazione redox
All’esame viene chiesto di scrivere una reazione redox sulla base dei potenziali di riduzione; ad esempio: E°Fe3+|Fe2+=-0,5V e E°Cu2+|Cu+=-0,1. In questo caso il ferro si ossida ed è quindi l’anodo, invece il rame si riduce ed è quindi il catodo. La reazione quindi spontaneamente porta all’ossidazione del ferro e alla riduzione del rame: Fe2++Cu2+→Fe3++Cu+.
Per controllare il risultato si consideri che una reazione spontanea ha potenziale di cella positivo infatti il potenziale del catodo-il potenziale dell’anodo da 0,4.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra una cella elettrolitica e una cella galvanica?
- Come si bilanciano le reazioni redox?
- Cosa indica un potenziale di cella positivo in una reazione redox?
La cella elettrolitica utilizza energia elettrica esterna per attivare reazioni chimiche non spontanee, mentre la cella galvanica sfrutta reazioni chimiche spontanee per generare corrente elettrica.
Per bilanciare le reazioni redox, è necessario scrivere le due semireazioni, bilanciare le cariche e aggiungere i coefficienti stechiometrici, sommando infine le reazioni.
Un potenziale di cella positivo indica che la reazione è spontanea; in questo caso, il potenziale del catodo meno il potenziale dell'anodo deve risultare positivo, come nel caso dell'esempio fornito che dà un valore di 0,4.
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