Celle elettrochimiche: gli esercizi risolti in pratica
Le celle elettrochimiche, sia galvaniche che di elettrolisi, presentano una struttura composta da una fase liquida capace di condurre corrente elettrica, con il trasporto di materiali, in cui sono immersi due elettrodi collegati a un circuito elettrico esterno che permette lo scambio di elettroni tra la fase liquida e il circuito esterno.
Prima di procedere con la rappresentazione delle celle elettrochimiche, è fondamentale individuare le semireazioni che avvengono ai due elettrodi, nonché l’elettrodo che funge da anodo e quello che agisce da catodo. Di seguito, vengono presentati alcuni esercizi con la relativa strategia di soluzione.
Esercizi
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Primo esercizio:
Una cella galvanica è composta da due semicelle. Nella prima semicella è presente una lamina di stagno immersa in una soluzione di acido solforico, mentre nella seconda è presente un elettrodo di platino immerso in una soluzione di acido nitrico.
Dopo aver collegato i due elettrodi tramite un filo e le due soluzioni tramite un ponte salino, si ha una conversione di energia chimica in energia elettrica, e sull’elettrodo di platino gorgoglia il monossido di azoto.
La reazione che avviene è:
Sn(s) + NO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → Sn²⁺(aq) + NO(g) + H₂O(l)
Dopo aver bilanciato la reazione, vengono scritte le semireazioni che avvengono a ciascun elettrodo, nonché indicato quale elettrodo agisce da anodo e quale da catodo, e quale elettrodo è positivo e quale è negativo.
Le due semireazioni sono:
Sn → Sn²⁺
NO₃⁻ → NO
Poiché la semireazione di riduzione avviene sull’elettrodo di platino, questo costituisce il catodo, mentre la semireazione di ossidazione avviene sull’elettrodo di stagno, che costituisce l’anodo.
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Secondo esercizio:
Una cella galvanica è costituita da due semicelle. Nella prima semicella è presente una soluzione di permanganato in acido solforico diluito, in cui è immerso un elettrodo di platino, mentre nella seconda vi è una soluzione di ione stagno (II) in acido solforico diluito, in cui è immerso un elettrodo di platino.
Dopo aver collegato i due elettrodi tramite un filo e le due soluzioni tramite un ponte salino, si ha una conversione di energia chimica in energia elettrica, e si verifica la seguente reazione:
MnO₄⁻(aq) + Sn²⁺(aq) + H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq) + H₂O(l)
Dopo aver bilanciato la reazione, vengono scritte le semireazioni che avvengono a ciascun elettrodo, nonché indicato quale elettrodo agisce da anodo e quale da catodo, e quale elettrodo è positivo e quale è negativo.
In entrambi i casi, la metodologia di risoluzione e la corrispondente interpretazione delle reazioni elettrochimiche sono presentate in modo dettagliato, fornendo una panoramica esaustiva sull’argomento.