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Appunti di Chimica generale e inorganica su Elettrochimica, Potenziali di riduzione standard, elettrolisi basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Coletti dell’università Gabriele D'Annunzio - Unich. Scarica il file in formato PDF!

Esame di CHIMICA GENERALE ED INORGANICA docente Prof. C. Coletti

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w=−nF E dove n è dato dallareazione di ossidoriduzione bilanciata e Ecella è pari alla fem

cella

della cella.

FORZA ELETTROMOTRICE DELLA CELLA

Essa dipenderà dalle condizioni a cui la cella opera; si può vedere che, in condizioni standard,

questa equivale a 1,10 V per la pila zinco-rame.

Se, invece, la cella lavora sul Fe2+ che si riduce e sull’alluminio che si ossida a Al3+, dopo aver

bilanciato l’ossidoriduzione, saranno poste 6 moli di elettroni. La differenza di potenziale dipenderà

dal potere ossidante e dal potere riducente delle due specie chimiche coinvolte.

Questo dipende dalle condizioni in cui la reazione avviene e si possono creare tabelle con

determinati valori standard, che sono riferite alla E⁰ dell’idrogeno per la E⁰ dell’elettrodo.

0

E riduzione=Eriduzione(specie che si riduce , acquista gli elettroni)

specie che si ossida , perde gli elettroni La somma dei contribuiti dei potenziali di riduzione e

0 riduzione=Eossidazione

−E ¿

ossidazione delle specie della cella è la forza elettromotrice della cella. Questo è inutile: la

riduzione e l’ossidazione vanno in verso opposto, se sappiamo quanto tende ad avvenire una, la

reazione opposta tenderà ad avvenire con una facilità che è – quella della reazione diretta.

Se noi conosciamo il potenziale di riduzione possiamo calcolarci tutti quelli di ossidazione della

reazione inversa.

Si è deciso di mettere in tabella solo i potenziali di riduzione in condizioni standard ed essi sono

calcolati in relazione al potenziale di reazione dell’idrogeno.

Se noi sappiamo i potenziali di reazione standard possiamo calcolarci il potenziale della cella

come:

⁰ ⁰ ⁰

E cella=E riduzione specie che siriduce E ossidazione( specie che si ossida)

( )+

E’ abbastanza intuibile che una specie tende a ossidarsi o ridursi in merito alla sua natura: il sodio

è un cattivo agente ossidante, perché avendo un elettrone libero nell’ultimo sottostrato energetico

tende a perderlo per conseguire la configurazione elettronica del gas nobile a lui vicino.

COME SI MISURANO I POTENZIALI DI RIDUZIONE?

Non potranno mai avvenire le semi reazione da sole: essi sono stati valutati facendo riferimento a

una semireazione standard, che è quella dell’idrogeno. A questa reazione è stato assegnato

arbitrariamente il potenziale di riduzione nullo.

Partendo da ciò, sono stati misurati tutti i potenziali di riduzione in condizioni standard, messi in

riferimento a quello dell’idrogeno: basta costruire una pila con l’elettrodo ad idrogeno e una con

l’elettrodo di cui vogliamo calcolarci il potenziale di riduzione standard.

La reazione di ossidoriduzione avviene più facilmente tanto è più grande la forza elettromotrice

della cella ( che è sempre positiva) , più è grande il potenziale di riduzione della specie riducente

tanto più si riduce.

All’inverso per la specie ossidante. Tra le due, si riduce quella che ha potenziale di riduzione

maggiore in condizioni standard e possiamo costruire tutta una serie di pile.

N.B.: se abbiamo sbagliato a scrivere la reazione, la pila sarà invertita e la fem sarà negativa.

N.B.: Il potenziale di riduzione non viene moltiplicato per i coefficienti, è una grandezza intensiva e

non dipende per la quantità di materia in gioco.

RELAZIONE TRA FEM E COSTANTE D’EQUILIBRIO

Esiste una corrispondenza tra la forza elettromotrice della cella e la costante d’equilibrio; essa è

determinata a partire da considerazioni fatte sulla termodinamica a temperatura e pressione

costanti:

∆ G=w ma all’equilibrio:

max 0

∆ G=0, ∆ G =−RTlnK e

0

w E

=−nF quindi

max cella

RT 2,303 RT

0

E lnK o logK

= in quanto, per la formula del cambiamento di base, ln e/loge

cella nF nF

= 2,303 log

La formula finale, è:

0,0592

0

E logK

=

cella n

CALCOLO POTENZIALE DELLA CELLA∈CONDIZIONI NON STANDARD

Quandonon ci troviamo∈condizioni standard , ovvero 1M di concentrazione delle specie

chimiche che si ossidano e si riducono, 1atm per i gas che partecipano a queste reazioni nella pila

e 298 K ( o 25°C ), non si può calcolare il potenziale della cella a partire da quello massimo che

esso può sviluppare e quindi dai potenziali di riduzione standard delle sostanze presenti nella pila.

Esse, infatti, durante l’utilizzo della pila, modificheranno le loro concentrazioni e quindi

influenzeranno il potenziale della cella galvanica.

Tuttavia, con una serie di considerazioni che derivano dalla termodinamica e dagli equilibri chimici,

possiamo stabilire come il potenziale cambi tenendo conto di una decrescita del valore di quello

ideale ( potenziale calcolato dai potenziali di riduzione standard, E⁰cella).

Sulla base di ragionamenti teorici e sperimentali, è stato possibile dimostrare che ciò che accade

al potenziale della cella quando le concentrazioni variano è legato all’equazione:

0,0592

0

E logQ

=E − dove Q è il quoziente di reazione, nella quale inseriamo

cella cella n

indistintamente concentrazioni ( che possiamo anche trovare legate al pH ), concentrazioni dovute

a dissociazione dei sali con saturazione della soluzione, pressioni dei gas… e quant’altro, stando

attenti a osservare di inserire reagenti ai reagenti e prodotti ai prodotti e di elevare ai giusti


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia
SSD:
A.A.: 2015-2016

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher CappieEng di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di CHIMICA GENERALE ED INORGANICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Gabriele D'Annunzio - Unich o del prof Coletti Cecilia.

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