Semireazioni: esempi

Esempi di Semireazioni: comprendere il concetto di ossidoriduzione

Le semireazioni costituiscono una parte essenziale di una reazione di ossidoriduzione, in cui una specie subisce ossidazione mentre un’altra subisce riduzione. Ad esempio, nella reazione Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, lo zinco si ossida passando da un numero di ossidazione di zero a +2, mentre il rame si riduce passando da un numero di ossidazione di +2 a zero.

In questo contesto, viene considerata come la somma di due semireazioni:
Zn  → Zn²⁺
Cu²⁺ → Cu
Ciascuna rappresenta un’ossidazione o una riduzione.

Usi delle semireazioni

Le semireazioni vengono utilizzate nel bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione utilizzando il metodo delle semireazioni. Trovano inoltre impiego nella descrizione dei processi che avvengono nelle celle elettrochimiche, come ad esempio nelle celle di elettrolisi o nelle celle galvaniche. Il bilanciamento corretto delle semireazioni risulta fondamentale per determinare il potenziale di una cella elettrochimica in condizioni non standard, impiegando l’equazione di Nernst, espressa come: E = E° – 0.0592/n log Q, dove n è il numero di elettroni coinvolti e Q è il quoziente di reazione.

Esempio pratico

Supponiamo di voler calcolare il potenziale della semicella in cui avviene la semireazione di riduzione di MnO₄^– a Mn²⁺, formata da un elettrodo di platino immerso in una soluzione contenente KMnO₄ 0.345 M e MnCl₂ 0.154 M, tamponata a pH 3.25 (E° = + 1.507 V).

La semireazione bilanciata è:
MnO₄^– + 8 H⁺ + 5 e^– → Mn²⁺ + 4 H₂O, da cui si evince che il numero di elettroni n scambiati è pari a 5.

Pertanto, l’equazione di Nernst vale:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log [Mn²⁺]/[MnO₄^–][H⁺]⁸

Essendo il pH della soluzione pari a 3.25, si può calcolare [H⁺]:
[H⁺] = 10^-3.25 =0.000562 M

Sostituendo, si ottiene:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log 0.154/0.345(0.000562)⁸ = 1.203 V

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