Potenziali di riduzione e spontaneità delle reazioni
I potenziali normali di riduzione sono utili per prevedere la spontaneità delle reazioni di ossidoriduzione. Essi misurano la facilità con cui una specie acquista elettroni e forniscono una misura dell’equilibrio delle semireazioni come quella del biossido (Zn^2++ 2 e^- ⇄ Zn) con una E° di -0.76 V o del rame (Cu^2+ + 2 e^- ⇄ Cu) con una E° di + 0.34 V.
Il valore negativo di E° indica un’equilibrio spostato a sinistra. Se due semireazioni sono associate, gli elettroni si sposteranno da un sistema all’altro. Per prevedere la reazione spontanea, si considera la semireazione di ossidazione con il valore di E° più basso, associato al modulo opposto rispetto alla semireazione di riduzione.
Esempi di valutazione
1)
Reazione tra il magnesio e l’acido solforico diluito
: La semireazione di riduzione per il magnesio è Mg^2+(aq) + 2 e^- ⇄ Mg(s) con E° = -2.37 V e per l’acqua è 2 H^+(aq) + 2 e^- ⇄ H_2(g) con E° = 0.00 V.2)
Reazione tra il rame e l’acido solforico
: La semireazione di riduzione per il rame è Cu^2+(aq) + 2 e^- ⇄ Cu(s).3)
Ossidazione dell’idrossido di ferro (II) in idrossido di ferro (III) in ambiente basico
: Le semireazioni da considerare sono Fe(OH)_3(s) + 1 e^- ⇄ Fe(OH)_2(s) + OH^- con E° = -0.56 V e O_2(g) + 2 H_2O(l) + 4 e^- ⇄ 4 OH^- con E° = + 0.40 V.4)
Ossidazione dell’ione manganese (II) a ione manganato (VII) da parte del cloro
: Le semireazioni da considerare sono MnO_4^- + 8 H^+ + 5 e^- ⇄ Mn^2+ + 4 H_2O con E° = + 1.51 V e Cl_2(g) + 2 e^- ⇄ 2 Cl^- con E° = + 1.36 V.5)
Reazione tra il rame e l’acido nitrico diluito
: Le semireazioni da considerare sono Cu^2+(aq) + 2 e^- ⇄ Cu(s) e NO_3^- + 4 H^+ + 3 e^- ⇄ NO(g) + 2 H_2O(l).La conoscenza dei potenziali normali di riduzione permette di valutare la spontaneità delle reazioni di ossidoriduzione e prevedere il loro svolgimento in determinate condizioni.