Tipi di elettrodi con i relativi esercizi svolti

Si è convenuto di misurare la d.d.p. esistente ai poli di una pila usando un elettrodo di riferimento o standard al quale per convenzione è stato assegnato potenziale pari a zero. Con questo artificio la d.d.p. esistente ai poli coincide con il potenziale dell’elettrodo in esame, ma il suo non è quello assoluto, ma è quello relativo all’elettrodo di riferimento. L’elettrodo standard è formato da una soluzione acquosa di ioni H+ in concentrazione 1 M ( HCl 1 M) in cui pesca una lamina di platino su cui gorgoglia idrogeno gassoso alla pressione di 1 atm : esso viene denominato elettrodo normale a idrogeno ( S.H.E. = standard hydrogen electrode).

Particolari strumenti quali potenziometri o voltmetri elettronici misurano, a circuito aperto, la massima d.d.p. esistente ai poli della pila : tale grandezza assume il nome di forza elettromotrice della pila ( f.e.m.)  e viene simboleggiata con Ecella.

Si definisce elettrodo un sistema formato da un conduttore di 1a classe ( metallo, lega metallica, grafite) immerso parzialmente in una fase a conduzione ionica, e cioè in una soluzione generalmente acquosa, di un conduttore di 2a classe ( elettrolita)

Gli elettrodi vengono classificati in :

1)       Elettrodi di prima specie

2)     Elettrodi di seconda specie

3)     Elettrodi di terza specie

4)    Elettrodi a gas

Gli elettrodi di prima specie sono formati da una lamina metallica immersa parzialmente nei suoi ioni. Per esempio una lamina di argento in una soluzione contenente ioni Ag+.

L’elettrodo viene simboleggiato : Ag/Ag+ e la reazione elettrodica di riduzione è :

 Ag+ + 1 e → Ag

Il potenziale di riduzione vale :

E = E° + 0.059 log [Ag+]

Gli elettrodi di seconda specie sono formati dalla lamina di un metallo ricoperto di un sale poco solubile del metallo stesso, immerso in una soluzione contenente gli anioni del sale poco solubile. Ad esempio un elettrodo di argento ricoperto del sale poco solubile cloruro di argento, immersa in una soluzione contenente ioni Cl.

La simboleggiatura dell’elettrodo è :

Ag/AgCl/Cl

La reazione elettrodica di riduzione è AgCl + 1 e→ Ag+ Cl

Il potenziale di riduzione dell’elettrodo vale :

E = E° + 0.059 log [AgCl] / [Ag][Cl]

Ma dato che AgCl è un solido cristallino e Ag è un metallo puro si può scrivere :
E = E° + 0.059 log 1 / [Cl]

E, per le proprietà dei logaritmi, si ha :
E = E° – 0.059 [Cl]

Un elettrodo di seconda specie può essere trattato concettualmente come uno di prima specie, se si considera che in soluzione esistono cationi dello stesso metallo di cui è costituito l’elettrodo nel nostro caso Ag+.

Il potenziale dell’elettrodo può quindi essere espresso come quello di un elettrodo di prima specie:

E = E°Ag + 0.059 [Ag+]

Essendo la concentrazione di Ag+ legata a quella di Cl tramite il Kps del cloruro di argento dalla relazione [Ag+] = Kps/[Cl]

Si ha :

E = E° + 0.059 log [Ag+] = E°Ag + 0.059 log Kps/ [Cl]

E, per le proprietà dei logaritmi si ha :
E = E°Ag + 0.059 log Kps – 0.059 log [Cl]

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Author: Chimicamo

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