elettrochimica

Elettrochimica

Trasformazioni di energia chimica in energia elettrica si basano su processi redox. Queste possono essere di due tipi:

• Redox spontanea → celle voltaiche (pile)
• Redox non spontanea → celle elettrolitiche

Concetti chiave

Carica elettrica: positiva o negativa, si misura in Coulomb.

Potenziale o tensione: energia elettrica potenziale che ha una carica elettrica, ovvero il lavoro che può compiere. Si misura in Joule/Coulomb.

Corrente elettrica: flusso di carica attraverso un conduttore. Si misura in Ampere.

Conduttore elettrico: materiale che conduce elettricità. Nei conduttori metallici le cariche si muovono liberamente.

Campo elettrico: campo di forze che risulterebbero applicate ad una eventuale carica positiva unitaria che dovrebbe trovarsi in un punto del campo elettrico.

Funzionamento della pila

In una pila, le reazioni di ossidoriduzione avvengono separatamente e sono connesse fisicamente solo da un conduttore su cui avviene il trasferimento di elettroni.

Anodo e catodo: dato il passaggio di elettroni, se non si ristabilisce la neutralità, non si ha passaggio di corrente!

Soluzione: si collegano le due semicelle con un ponte salino.

Elettrodi e forza elettromotrice

A volte è necessario usare elettrodi inerti come quello a gas, o di un metallo inerte. In questo modo l'elettrodo non prende parte alla reazione ma serve solo a trasferire gli elettroni. Se ho due elettrodi inerti, essi sono rappresentati da una virgola.

Forza elettromotrice (Ecella): è la differenza di potenziale tra i due elettrodi, misurata a corrente=0. Si misura in Volt. La costante di Faraday (F), q misurata a corrente=0, è una misura della tendenza che ha la reazione ad avvenire ed è espressa in 96500 C/mol.

FEM standard e potenziali standard di elettrodo

La FEM dipende da: tipo di reazione, temperatura e concentrazione. Per confrontare le FEM di celle diverse ci si riferisce a condizioni standard cioè:

• C=1M
• P=1atm
• T=25°C

Nel calcolo di ΔE ci si riferisce ai valori tabulati delle semireazioni di ossidazione e riduzione. È chiaro che Erid= -Eox → vengono tabulati solo i valori di riduzione.

Il potenziale standard di un elettrodo è il potenziale misurato in condizioni standard. Dato che gli ossidanti (si riducono) hanno valori di E° (+) e i riducenti (si ossidano) hanno valori (-). Se in una pila contenente un elettrodo inerte come quello a H, che può funzionare sia da anodo che da catodo, la FEM standard è determinata in base al comportamento redox dell'elettrodo.