Esercizi di elettrochimica: come risolverli utilizzando le equazioni di Nernst e della costante di equilibrio
Per affrontare gli esercizi di elettrochimica è necessario utilizzare diverse equazioni che mettono in relazione l’energia libera con il potenziale elettrochimico, la costante di equilibrio e la solubilità dei prodotti.
1) Calcolo della costante di equilibrio dai potenziali di riduzione
Per esempio, per calcolare la costante dell’equilibrio di una reazione a 25°C come Ce^4+ + Fe^2+ ⇄ Ce^3+ + Fe^3+, si possono utilizzare i potenziali normali di riduzione delle specie coinvolte.
Dai dati tabulati dei potenziali standard di riduzione si può calcolare il potenziale standard della reazione, ad esempio δE° = 1.63 V – 0.77 V = 0.86 V.
Utilizzando la formula ΔG° = – nFE° si ottiene il valore dell’energia libera associata alla reazione: ΔG° = – (1) ( 96500 Coulomb/mol) ∙ (0.86 V) = – 8.3∙10^4 J/mol.
Applicando la formula ΔG° = – RT ln K si ottiene il valore della costante di equilibrio K = 3.54 ∙ 10^14.
2) Calcolo dei potenziali elettrodici con sali poco solubili
Un altro esercizio tipico riguarda il calcolo del potenziale elettrodico per Ag/AgI (s)/ I^- (0.01 M) utilizzando l’equazione di Nernst.
La reazione complessiva può essere considerata come la somma di varie semireazioni, dalle quali si possono ottenere i valori dei potenziali standard di riduzione.
Applicando l’equazione di Nernst si può trovare il potenziale dell’elettrodo, che dipenderà dalla concentrazione delle specie coinvolte nella reazione.
In questo modo, risolvere gli esercizi di elettrochimica richiede l’applicazione di formule e relazioni specifiche, ma fornisce una panoramica dettagliata sulle reazioni elettrochimiche e sulle loro proprietà termodinamiche.