Variazione del potenziale con la concentrazione

Ad ogni semireazione di riduzione è possibile associare una grandezza, misurata in volt, che si chiama potenziale di riduzione.

Per una reazione elettrodica del tipo:

stato ossidato + n elettroni → stato ridotto 

il potenziale di riduzione dipende dalle concentrazioni delle specie presenti secondo l’equazione di Nernst:

Erid = E° + RT / nF ln [stato ossidato]/ [stato ridotto] 

Si tenga presente che ciascuna concentrazione è elevata al corrispondente coefficiente stechiometrico.

E° è il potenziale normale di riduzione

n è il numero di elettroni scambiati nella semireazione di riduzione

R è la costante dei gas: R = 8.313 J/mol K

F è il Faraday = 96500 C

T è la temperatura espressa in gradi Kelvin. Abitualmente si opera a 25 °C e conseguentemente T = 298.16 K

Dando a R, ad F e a T i valori indicati e convertendo da logaritmi naturali a logaritmi decimali l’equazione di Nernst diventa:

Erid = E° + 0.059 /n log  [stato ossidato]/ [stato ridotto]

E° è il potenziale che ha una coppia redox quando la concentrazione dello stato ossidato è uguale a quella dello stato ridotto (essendo il logaritmo di 1 pari a zero).

Dall’equazione di Nernst si vede che, variando anche notevolmente il rapporto [stato ossidato]/ [stato ridotto] , il potenziale E° non varia molto. Ad esempio consideriamo la coppia Fe3+/Fe2+ per la quale E° vale 0.77 V. e n = numero di elettroni scambiati nella semireazione di riduzione Fe3+ + 1 e = Fe2+

Per  [Fe3+]/[Fe2+] = 1/ 1000 si ha: Erid = 0.77 + (0.059 / 1) log 1/ 1000 = 0.59 V

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Author: Chimicamo

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