La serie dei potenziali normali di riduzione
Per ogni cella elettrochimica, la forza elettromotrice f.e.m. a una determinata temperatura dipende da due fattori: la natura della reazione che vi si svolge e la concentrazione delle varie specie presenti.
Per poter stabilire i potenziali all’elettrodo E° standard o normali relativi a ogni semipila si è scelto come elettrodo di confronto un elettrodo a idrogeno a cui è stato arbitrariamente attribuito un potenziale E° = 0.00 V.
Esso è formato da una lamina di platino la cui superficie è ricoperta di platino spugnoso (nero platino) . La lamina è immersa per 2/3 in una soluzione acquosa di ioni H+ la cui concentrazione è 1 M. Sulla superficie della lamina viene fatto gorgogliare idrogeno alla pressione di 1 atm .
L’elettrodo è così schematizzato :
Pt/H2 ( 1 atm)/H+ ( 1 M)
Si stabilisce l’equilibrio elettrodico : 2 H+ + 2e– → H2 ( gas)
Collegando all’elettrodo di riferimento le varie semipile si è potuta misurare la f.e.m. generata, che è stata assunta come valore del potenziale standard E° dell’elettrodo considerato
f.e.m. = E° – 0.00 V = E°
Se il metallo dimostra più facilità a ridursi rispetto a H+ gli si attribuisce segno positivo, in caso contrario, negativo.
La serie dei potenziali normali di riduzione è di grande utilità pratica, infatti, semireazioni oltre a fornire una spiegazione di molti fenomeni naturali spontanei come ad esempio la corrosione, e a accorgimenti per convertire l’energia chimica in energia elettrica, ci permette di prevedere se una reazione avviene spontaneamente.
Una reazione di ossido-riduzione può avvenire spontaneamente e può fornirci energia elettrica dando luogo ad una pila se la somma dei potenziali di ossidazione e di riduzione è positiva; tale somma corrisponde anche al voltaggio massimo ottenibile dalla pila , quando le concentrazioni delle specie disciolte sono unitarie.
Immaginiamo ad esempio di far gorgogliare cloro gassoso in una soluzione contenente ioduro : ci proponiamo di sapere se la reazione avviene spontaneamente.
Dalla tabella dei potenziali standard di riduzione estrapoliamo i rispettivi potenziali :
I2 + 2 e– → 2 I– E° = 0.536 V
Cl2 + 2 e– → 2 Cl– E° = 1.359 V
Ovviamente, essendo queste due semireazioni di riduzione, esse non possono avvenire contemporaneamente e le semireazioni che ci interessano per indagare sul nostro sistema sono :
Cl2 → 2 Cl– + 2 e– il cui potenziale è 1.359 V e
2 I–→ I2 + 2 e– il cui potenziale è , in valore assoluto uguale a quello relativo alla semireazione di riduzione, ma con il segno cambiato ovvero : – 0.536 V.
