Dipendenza dal pH delle reazioni redox: equazione di Nernst

Dipendenza dal pH nelle reazioni redox e l’equazione di Nernst

Nel campo della chimica, la dipendenza dal pH nelle reazioni redox gioca un ruolo significativo quando sono coinvolte specie che contengono protoni o quando le reazioni avvengono in un ambiente acido. Alcune equazioni redox non mostrano dipendenza dal pH, come nel caso della semireazione di riduzione:

Br₂ + 2 e^– → 2 Br^–.

Equazione di Nernst e la dipendenza del potenziale di riduzione dal pH

Applicando l’equazione di Nernst al potenziale di riduzione di una semireazione, si ottiene l’espressione E = E° – RT/nF ln p_H2/ [H⁺]². A temperatura ambiente e con R = 8.309 J ∙ K/mol, F = 96500 Coulomb/eq, e ln = 2.3 log, l’equazione risulta E = – 0.059/2( log 1/[H⁺]²) che, semplificata, diventa E = – 0.059 pH.

Dipendenza del potenziale standard di riduzione dall’ossigeno molecolare dal pH

Il potenziale standard di riduzione dell’ossigeno molecolare, come evidenziato dalle due semireazioni, dipende dal pH. A pH più alto, diventa più difficile ridurre l’ossigeno molecolare ad H₂O. Ciò suggerisce che l’ossigeno agisce come un migliore ossidante in condizioni acide.

Importanza del pH per gli ossidanti

Il pH a cui operano gli ossidanti è di grande importanza e ne determina la forza ossidante. Ad esempio, il permanganato di potassio agisce come ossidante in soluzione acida, neutra e basica, ma esplica al meglio la sua azione in soluzione acida. Questa peculiarità è evidente dalla variazione dei potenziali normali di riduzione nelle diverse condizioni di pH.

Riscrivendo l’articolo in un formato più chiaro, condividerai informazioni importanti sul ruolo del pH nelle reazioni redox e sull’importanza dell’equazione di Nernst, garantendo un approccio strutturato che favorisce la comprensione del lettore.