f.e.m. effetto della concentrazione: calcolo della tensione

L’Influenza della Concentrazione sulla Tensione di una Cella Elettrochimica

La tensione di una cella elettrochimica è strettamente legata alla concentrazione dei reagenti e dei prodotti coinvolti nella reazione. Questo parametro varia in relazione al consumo dei reagenti e alla formazione dei prodotti, riflettendo la spontaneità della reazione.

Equazione di Nernst e Variazione della Tensione

L’equazione di Nernst, che correla le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti in una reazione di ossidoriduzione, gioca un ruolo fondamentale. Espressa come E = E° – 0.0257 / n log Q, con E come potenziale della cella, E° come potenziale standard, n come numero di elettroni coinvolti e Q come rapporto tra le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti.

La variazione della tensione di cella viene influenzata dagli adeguamenti nelle concentrazioni dei reagenti e dei prodotti. Al progresso della reazione, con diminuzione dei reagenti e aumento dei prodotti, la tensione tende a diminuire.

Equilibrio e Tensione Standard

All’equilibrio, quando le concentrazioni stabilizzano, la tensione della cella raggiunge lo zero, dando luogo all’equazione E° = 0.0257 /n log K. Quindi, il potenziale standard della cella è direttamente legato alla costante di equilibrio K.

Calcolo della Tensione

Per calcolare la tensione di una cella elettrochimica a 25°C con una specifica reazione e concentrazioni note, si applica l’equazione di Nernst. Ad esempio, nel caso di Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2, con [H+] = 1.0 · 10-4 M, p H2 = 1.0 atm e [Zn2+] = 1.5 M, si arriva a E = 0.52 V.

Concentrazione dei Ioni Ag+ in una Cella Elettrochimica

In un’altra situazione, il calcolo della concentrazione degli ioni Ag+ in una cella con elettrodo di rame e argento si basa sui potenziali standard di riduzione e sull’equazione di Nernst. Ad esempio, con una f.e.m. di 0.30 V, si ottiene una concentrazione di [Ag+] = 1.9 · 10-7 M.

In entrambi gli esempi, viene evidenziata l’importanza delle concentrazioni dei reagenti e dei prodotti nella determinazione della tensione di una cella elettrochimica, sottolineando l’interazione tra concentrazione e potenziale elettrochimico.