L’elettrodo standard a idrogeno e la determinazione dei potenziali di riduzione
L’elettrodo standard a idrogeno è un elemento fondamentale per analizzare il potenziale di una cella elettrochimica. Questo elettrodo è costituito da platino immerso in una soluzione 1 M di ioni H+ e viene gorgogliato con idrogeno gassoso a 1 atm di pressione.
Indice Articolo
- Scoprire i potenziali di riduzione
- Equazione di Nernst e potenziale di idrogeno
- Tabella dei potenziali di riduzione
- Reazioni di riduzione e determinazione del potenziale
- Potenziale di una cella elettrochimica: una breve analisi
- Il potenziale di una cella elettrochimica è determinato dalla differenza di potenziale tra i due elettrodi coinvolti. Ad esempio, in una cella costituita da un elettrodo di idrogeno e un elettrodo di zinco, avviene una serie di reazioni che generano una differenza di potenziale.
- Reazioni e potenziale della cella
- Utilizzo degli elettrodi di riferimento
Scoprire i potenziali di riduzione
Per determinare il potenziale di una cella elettrochimica, è essenziale conoscere i potenziali normali di riduzione. Ogni semireazione di riduzione in condizioni standard ha un potenziale misurato rispetto a una semireazione di riferimento con potenziale pari a zero.
Equazione di Nernst e potenziale di idrogeno
Applicando l’equazione di Nernst, il potenziale dell’elettrodo a idrogeno può essere calcolato. A 25°C e 1 atm, l’equazione si semplifica in E = – 0.059 pH.
Tabella dei potenziali di riduzione
La tabella dei potenziali standard di riduzione è costruita in base all’elettrodo standard a idrogeno. Ad esempio, per la semireazione Cu2+(aq) + 2 e- ⇄ Cu(s), il potenziale standard di riduzione è +0.340 V. Questo indica che l’ione rame (II) si riduce a rame metallico acquistando elettroni in soluzione.
Reazioni di riduzione e determinazione del potenziale
La reazione complessiva tra H2(g) e Cu2+(aq) porta alla formazione di 2 H+(aq) e Cu(s), con un potenziale standard complessivo di 0.340 V. Al contrario, la semireazione Zn2+(aq) + 2 e- ⇄ Zn(s) ha un potenziale standard di -0.763 V, indicando una riduzione negativa.
Questo approccio alla determinazione dei potenziali di riduzione è cruciale nell’ambito dell’elettrochimica e ci fornisce preziose informazioni sulle reazioni redox e sulle caratteristiche degli elettrodi.
Potenziale di una cella elettrochimica: una breve analisi
Il potenziale di una cella elettrochimica è determinato dalla differenza di potenziale tra i due elettrodi coinvolti. Ad esempio, in una cella costituita da un elettrodo di idrogeno e un elettrodo di zinco, avviene una serie di reazioni che generano una differenza di potenziale.
Reazioni e potenziale della cella
Nel caso della cella con elettrodi di idrogeno e zinco, la reazione di ossidazione dello zinco è rappresentata da: Zn(s) ⇄ Zn^2+(aq) + 2e^-. Allo stesso tempo, la semireazione di riduzione dell’idrogeno è: 2H^+(aq) + 2e^- ⇄ H2(g).
Il potenziale associato alla semireazione di ossidazione dello zinco è di +0.763 V, mentre quello della semireazione di riduzione dell’idrogeno è 0.0 V. Quindi, il potenziale della cella in condizioni standard è dato dalla somma di questi due valori, ovvero 0.763 V.
Utilizzo degli elettrodi di riferimento
Sebbene l’elettrodo di idrogeno sia un elettrodo di riferimento standard, la sua utilità pratica è limitata dalla difficoltà di mantenere la pressione di idrogeno gassoso a 1 atm. Questa condizione è difficile da ottenere in modo costante, rendendo l’elettrodo di idrogeno poco pratico per utilizzi di routine.
Di conseguenza, i chimici preferiscono utilizzare elettrodi con maggiore sensibilità e riproducibilità per condurre esperimenti e misurazioni più precise ed affidabili.
In conclusione, il potenziale di una cella elettrochimica dipende dalle reazioni che avvengono agli elettrodi coinvolti. Mentre l’elettrodo di idrogeno è importante come riferimento standard, la sua limitata praticità ha portato all’uso di elettrodi più adatti per le applicazioni quotidiane in campo chimico.
