Il potenziale di riduzione in condizioni non standard può essere calcolato utilizzando l’equazione di Nernst, che tiene conto delle variazioni della concentrazione dei reagenti e dei prodotti. Mentre il potenziale normale di riduzione si riferisce a condizioni standard, il potenziale in condizioni non standard può essere calcolato utilizzando l’equazione di Nernst, che tiene conto della variazione della concentrazione dei reagenti e dei prodotti.
L’equazione di Nernst è data da:
E = E° + 0.05916/n log [stato ossidato] / [stato ridotto],
dove E° è il potenziale normale di riduzione, n è il numero di elettroni scambiati nella semireazione di riduzione e [stato ossidato] e [stato ridotto] sono le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti.
I seguenti esercizi mostrano come calcolare il potenziale di una semicella in condizioni non standard utilizzando l’equazione di Nernst.
1) Calcolare il potenziale di una semicella contenente Zn^2+ a concentrazione 0.10 M, sapendo che il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione di Zn^2+ è E° = – 0.763 V. Utilizzando l’equazione di Nernst, il potenziale viene calcolato come E = – 0.793 V.
2) Calcolare il potenziale di una semicella contenente Al^3+ a concentrazione 0.0010 M, sapendo che il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione di Al^3+ è E° = – 1.66 V. Utilizzando l’equazione di Nernst, il potenziale viene calcolato come E = – 1.72 V.
3) Calcolare il potenziale di una semicella contenente un elettrodo di platino a contatto con idrogeno gassoso alla pressione di 1 atm e ioni H^+ a concentrazione 0.10 M, sapendo che il potenziale normale relativo di riduzione relativo alla semireazione è E° = 0.00 V. Utilizzando l’equazione di Nernst, il potenziale viene calcolato come E = – 0.05961 V.
4) Calcolare il potenziale di una semicella contenente Fe^2+ a concentrazione 0.20 M e Fe^3+ a concentrazione 0.10 M, sapendo che il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione è E° = + 0.771 V. Utilizzando l’equazione di Nernst, il potenziale viene calcolato come E = + 0.753 V.
5) Calcolare il potenziale di una semicella contenente ione Mn^2+ a concentrazione 0.10 M e ione MnO_4^- a concentrazione 0.15 M tamponata a pH = 1.0, sapendo che il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione è E° = + 1.51 V. Utilizzando l’equazione di Nernst, il potenziale viene calcolato come E = + 1.42 V.
Questi esercizi mostrano come l’equazione di Nernst possa essere utilizzata per calcolare il potenziale di riduzione in condizioni non standard, tenendo conto delle variazioni nella concentrazione dei reagenti e dei prodotti.