Dipendenza dal pH delle reazioni redox

Tutte le reazioni in cui sono presenti protoni dipendono dal pH; per la semireazione:

2 H+(aq) + 2 e⇄ H2(g)   E° = 0.0 V

Il potenziale di riduzione dell’elettrodo per tale processo, applicando l’equazione di Nernst, è:

E = E° – RT/nF ln pH2/ [H+]2

Se la pressione è di 1 atm, tenendo conto che E° = 0, l’equazione diventa:

E = – RT/nF ln 1/[H+]2

Se ci si riferisce alla temperatura di 25°C, ovvero 298 K, e dato che R = 8.309 J ∙ K/mol , F = 96500 Coulomb/eq e ln = 2.3 log si ha:

RT/nF = 8.309 ∙ 298/ n ∙ 96500 ∙ 2.3 log = 0.059 /n log

Ed essendo n = numero di elettroni scambiati = 2

Si ha E = – RT/nF ln1/ [H+]2  = – 0.059/2( log 1/[H+]2)

Il logaritmo del rapporto è dato dalla differenza di logaritmi pertanto:

E = – 0.059/2 log 1 – 0.059/2( – log [H+]2)

Il log di 1 vale zero quindi

E = – 0.059/2( – log [H+]2) = 0.059 / 2 ( log [H+]2)

Il logaritmo di una potenza è uguale all’esponente per il logaritmo della base quindi:

E = 0.059/2 ( 2 ∙ log [H+] = 0.059 log [H+]

Per definizione sappiamo che pH = – log [H+] quindi – pH = log [H+]; sostituendo si ha:

E = – 0.059 pH

L’equazione mostra la dipendenza di E° dal pH quindi nelle condizioni indicate a pH = 1 si ha E = – 0.059, a  pH = 7 si ha E = – 0.59 ∙ 7 = – 0.41 V mentre a pH = 14 si ha E° = – 0.83 V

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Author: Chimicamo

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