Semireazioni nella chimica: approfondimento sul concetto di ossidoriduzione
Le semireazioni svolgono un ruolo cruciale nelle reazioni di ossidoriduzione, rappresentando il processo in cui una sostanza subisce ossidazione e un’altra riduzione. Ad esempio, nell’equazione Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu, lo zinco si ossida passando da un numero di ossidazione di zero a +2, mentre il rame si riduce da +2 a zero.
Le semireazioni individuate in questo contesto sono:
1. Ossidazione dello zinco: Zn → Zn2+
2. Riduzione del rame: Cu2+ → Cu
Utilizzo delle semireazioni
Le semireazioni sono fondamentali per il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione tramite il metodo delle semireazioni. Trovano applicazione nella comprensione dei processi delle celle elettrochimiche, come nelle celle di elettrolisi o galvaniche. Bilanciare correttamente le semireazioni è essenziale per calcolare il potenziale delle celle elettrochimiche in condizioni diverse da quelle standard, utilizzando l’equazione di Nernst: E = E° – 0.0592/n log Q, dove n rappresenta il numero di elettroni coinvolti e Q è il quoziente di reazione.
Esempio pratico
Immaginiamo di dover calcolare il potenziale della semicella in cui avviene la semireazione di riduzione di MnO4– a Mn2+. Consideriamo un elettrodo di platino immerso in una soluzione contenente KMnO4 0.345 M e MnCl2 0.154 M, con un pH di 3.25 (E° = + 1.507 V).
La semireazione bilanciata è:
MnO4– + 8 H+ + 5 e– → Mn2+ + 4 H2O, indicando che il numero di elettroni n coinvolti è 5.
L’equazione di Nernst diventa:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log [Mn2+]/[MnO4–][H+]8
Con il pH di 3.25, calcoliamo [H+]:
[H+] = 10-3.25 = 0.000562 M
Sostituendo i valori, otteniamo:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log 0.154/0.345(0.000562)8 = 1.203 V
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