Concetti Chiave
- Gli elettroni si spostano dall'anodo al catodo grazie alla differenza di potenziale, chiamata potenziale di cella o forza elettromotrice, misurata in volt.
- Il potenziale di elettrodo viene determinato confrontando una semi-pila con un elettrodo standard, come l'elettrodo standard a idrogeno, in condizioni standard di concentrazione, pressione e temperatura.
- L'elettrodo standard a idrogeno è composto da platino platinato in una soluzione di ioni H+, utilizzato come riferimento per misurare i potenziali elettrodici standard.
- Il potenziale standard di riduzione indica la tendenza di un processo di riduzione su un elettrodo; un valore più alto implica una maggiore capacità di agire da ossidante.
- La serie elettrochimica degli elementi elenca i potenziali standard di elettrodo, fornendo un'importante risorsa per analisi e confronti in chimica elettrochimica.
Che cos'è la migrazione degli elettroni?
Gli elettroni migrano dall’anodo al catodo a causa della differenza di potenziale che si genera tra i due elettrodi. La forza in grado di spostare gli elettroni lungo il circuito è chiamata potenziale di cella (E) o forza elettromotrice (fem), e si riferisce ad una pila. E viene misurato in volt=joule/coulomb tramite un voltmetro.
Il potenziale di elettrodo (quindi di una semi-pila) viene misurato determinando la fem di una cella galvanica ottenuta accoppiando l’elettrodo con un elettrodo standard di riferimento. Gli elettrodi devono trovarsi in condizioni standard, ovvero deve esserci una concentrazione unitaria delle specie ioniche in soluzione, una pressione dei gas uguale a 1 atm, e una temperatura (generalmente) uguale a 25°C. L’elettrodo di riferimento è l’elettrodo normale a idrogeno.
Al contrario della misura della differenza di potenziale, che può risultare molto precisa, è impossibile determinare il potenziale dei singoli elettrodi. Se questo fosse possibile si riuscirebbe a misurare la differenza di potenziale solamente sottraendo un potenziale elettrodico da un altro.
Si può arrivare al medesimo risultato scegliendo una pila ed attribuendo al suo elettrodo un potenziale pari a 0. Poi si confrontano le altre semipile a questa. La pila di riferimento comunemente accettata è l’elettrodo standard a idrogeno (SHE).
Elettrodo standard a idrogeno
L’elettrodo standard a idrogeno è costituito da una lamina di platino platinato (che costituisce l’elettrodo inerte) immersa in una soluzione contenente ioni H+, nella quale è fatto gorgogliare idrogeno allo stato gassoso (essendo l’idrogeno un gas a temperatura ambiente, non può costituire l’elettrodo). Il platino, essendo l’elettrodo inerte, non reagisce, ma fornisce una superficie per la riduzione di H3O+ ad H2 e per la corrispondente semi-reazione inversa di ossidazione.
Per convenzione, a tutte le T: E°_(H^+ |H_2 )=0
Il potenziale elettrodico standard, E°, misura la tendenza che un processo di riduzione si verifichi su di un elettrodo. In questo caso le condizioni standard sono una concentrazione 1 M, una pressione di 1 atm, e, generalmente, una temperatura di 25 °C. Un potenziale di pila standard, E°pila, è la differenza di potenziale, o voltaggio, di una pila formata da due elettrodi nei loro stati standard. La differenza è sempre presa nel modo seguente:
〖E°〗_pila=E° (catodo, destra, riduzione)-E°(anodo, sinistra, ossidazione)
I potenziali sono delle grandezze intensive, ovvero che non dipendono dalla quantità di materia. È molto importante ricordare che, per una qualsiasi reazione di ossidoriduzione: E° ox=-E° red
Al crescere del potenziale standard di riduzione cresce la capacità di un sistema di agire da ossidante, cioè di ridursi.
Al diminuire del potenziale standard di riduzione aumenta la capacità di un sistema di agire da riducente, cioè di ossidarsi.
Serie elettrochimica degli elementi
La serie dei potenziali normali degli elementi costituisce la serie elettrochimica degli elementi.
I potenziali standard di elettrodo sono riportati in tabelle specifiche.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio della migrazione degli elettroni in un circuito elettrochimico?
- Come si determina il potenziale di elettrodo standard?
- Qual è la funzione dell'elettrodo standard a idrogeno?
- Cosa indica il potenziale standard di riduzione in una reazione di ossidoriduzione?
Gli elettroni migrano dall’anodo al catodo a causa della differenza di potenziale generata tra i due elettrodi, misurata tramite il potenziale di cella (E) o forza elettromotrice (fem) in volt.
Il potenziale di elettrodo standard si determina accoppiando un elettrodo con un elettrodo standard di riferimento, come l'elettrodo standard a idrogeno, in condizioni standard di concentrazione, pressione e temperatura.
L'elettrodo standard a idrogeno, costituito da una lamina di platino in una soluzione di ioni H+, serve come riferimento per misurare il potenziale elettrodico standard, fissato convenzionalmente a 0 V.
Il potenziale standard di riduzione indica la tendenza di un processo di riduzione a verificarsi; un potenziale più alto indica una maggiore capacità di agire da ossidante, mentre un potenziale più basso indica una maggiore capacità di agire da riducente.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
