• Il Progetto
  • Indice Chimica Online
  • Cookie Policy
  • Privacy
domenica, Febbraio 5, 2023
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News
Chimicamo
Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Home Elettrochimica

Pile a concentrazione, calcolo della f.e.m. e del Kps

di Chimicamo
7 Novembre 2022
in Elettrochimica, Stechiometria
A A
0
Pile a concentrazione, calcolo della f.e.m. e del Kps- chimicamo

Pile a concentrazione, calcolo della f.e.m. e del Kps- chimicamo

Le pile a concentrazione sono dispositivi in grado di fornire energia elettrica sfruttando due semicelle  contenenti la medesima specie chimica ma presente a diversa concentrazione.

Sommario nascondi
1 Reazioni agli elettrodi
2 Esercizi svolti:

Consideriamo una cella voltaica costituita da due elettrodi a idrogeno. Uno è un elettrodo a idrogeno standard e l’altro è un elettrodo a idrogeno immerso in una soluzione nella quale è incognita la concentrazione dello ione H+. Una tale può essere così schematizzata:

Pt, H2 ( g, 1 atm) / H+ (xM) // H+ ( 1 M) / H2 ( g, 1 atm), Pt

Reazioni agli elettrodi

Le reazioni che avvengono ai due elettrodi sono:

ossidazione:  H2 ( g, 1 atm) → 2 H+ (xM) + 2 e–   E° =0.0 V

riduzione:  2 H+ (1 M) + 2 e–   → H2 ( g, 1 atm)     E° = 0.0 V

la reazione complessiva si ottiene sommando membro a membro:

reazione netta: 2 H+ ( 1 M) → 2 H+ ( xM)    E°(cella) = 0.0 V

ogni cella voltaica in cui la reazione di cella netta implica solo una variazione di concentrazione di alcune specie (in questo caso H+) viene detta pila o cella a concentrazione.
Nelle pile a concentrazione le soluzioni acquose delle due semicelle contengono la medesima sostanza in diversa concentrazione ionica.
Poiché gli elettrodi sono uguali i potenziali standard delle semicelle sono uguali e di segno opposto il che implica che E° cella = 0 tra le due semicelle, tuttavia esiste una d.d.p. dovuta alle diverse concentrazioni ioniche.  In una pila a concentrazione la variazione spontanea si verifica sempre nella direzione che produce una soluzione più diluita.

Applicando l’equazione di Nernst alla pila considerata si ha:

Ecella = E°cella – 0.0592/1 log x2/ 12 = 0 – 0.0592/2 log x2 = – 0.0592/2 x 2 log x = – 0.0592 log x

Poiché x = [H+] e – log x = – log [H+] = pH si ha

Ecella =  0.0592 pH

Per una generica pila a concentrazione la f.e.m. della stessa, supponendo che la concentrazione ionica  sia C1 e C2 con C1›C2  detti n il numero degli elettroni scambiati si ha:
Ecella = 0.0592/n log C1/C2

Quindi la f.e.m. di una pila a concentrazione dipende solo dalla differenza di concentrazione delle due soluzioni contenute nelle rispettive semicelle.
La pila si scarica quando C1 = C2 e pertanto durante il suo funzionamento, la concentrazione degli ioni contenuti nella soluzione più diluita aumenta, mentre quella degli ioni contenuti nella soluzione più concentrata diminuisce. Sebbene, da questo punto di vista le pile a concentrazione possano essere considerate come dispositivi che convertono in energia elettrica l’energia chimica che si libera durante una diluizione (energia di mescolamento), tuttavia il processo che si verifica ai due elettrodi è sempre quello di un’ossidazione all’anodo e di una riduzione al catodo:

  Calcolo del prodotto di solubilità da dati elettrochimici. Esercizi

anodo (-) X →Xn+ + n e–  (la soluzione più diluita si arricchisce di ioni Xn+)

catodo (+)  Xn+ + n e–  → X  (la soluzione più concentrata si impoverisce di ioni Xn+ )

Una pila a concentrazione è schematizzata in figura:

 

 

la f.e.m. della cella è pari a:

Ecella = 0.0592/ 2  log 1/10-4  = + 0.118 V

Esercizi svolti:

1)       Una pila a concentrazione viene così schematizzata:

Pt, H2 ( p= 1 atm) / HClO4 (0.05 M) // KOH ( 1.0 · 10-4 M) /   H2 ( p= 1 atm) , Pt

Calcolare la f.e.m. della cella

La concentrazione dello ione H+ nella semicella a sinistra vale 0.05 M essendo HClO4 un acido forte, mentre la concentrazione dello ione H+ nella semicella  a destra si può ricavare dalla concentrazione dello ione OH– e dal prodotto ionico dell’acqua:

[H+]= Kw/[OH–]= 1.0 ∙ 10-14/ 1.0 ∙ 10-4  = 1.0 ∙ 10-10 M

Poichè n = 1 si ha

E = 0.0592 log 0.05/ 1.0 ∙ 10-10 = 0.515 V

2)     Una pila a concentrazione viene così schematizzata:

Ag(s)  / Ag+ [AgI(aq) satura]// Ag+ ( 0.100 M) / Ag

Sapendo che E°cella è pari a + 0.417 V calcolare il Kps dello ioduro di argento

Indichiamo con x la concentrazione dello ione argento nella soluzione satura di AgI e applichiamo l’equazione di Nerst alla reazione netta che si verifica nella cella:
Ecella = 0.417 = 0.0592 log 0.100/ x

Dividiamo ambo i membri per 0.0592:

7.04 = log 0.100/x

Da cui 107.04=1.11 ∙ 107 = 0.100/x

x = 9.1 x 10-9 M = [Ag+]

poiché in AgI (aq) satura le concentrazioni di Ag+ e I– sono uguali:

Kps = [Ag+][I–] = (9.1 ∙ 10-9 )( 9.1 ∙ 10-9 ) = 8.3 ∙ 10-17

3)       Una pila a concentrazione è così schematizzata:

Ag(s)/ Ag+[Ag2SO4(aq) satura]// Ag+ (0.125 M) / Ag(s)

Calcolare il valore di Ecella sapendo che Kps di Ag2SO4 = 1.4 ∙ 10-5

Consideriamo l’equilibrio:

Ag2SO4(s)  ⇄ 2 Ag+(aq) + SO42-(aq)

Indicando con x la solubilità molare del sale avremo: [Ag+] = 2x e [SO42-] = x

Sostituendo tali valori nel Kps si ha:

1.4 ∙ 10-5 =( 2x)2(x) = 4x3

Da cui x = 0.0152

La concentrazione dello ione argento è quindi pari a 2 ∙ 0.0152= 0.0304 M

Da cui Ecella = 0.0592 log 0.125/0.0304= 0.036 V

 

Tags: cella a concentrazioneelettrodo a idrogenoEquazione di Nernstesercizi svoltireazioni agli elettrodi

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI



Articolo Precedente

Elettrolisi industriali

Prossimo Articolo

La piridina: un eterociclo aromatico

Chimicamo

Chimicamo

Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

Altri Articoli

Nuovo materiale di molecole intrecciate

Nuovo materiale di molecole intrecciate

di Massimiliano Balzano
24 Gennaio 2023
0

I chimici dell'Università della California, Berkeley, hanno creato un nuovo materiale costituito di molecole intrecciate a cotta di maglia. Quest’ultima...

pH di una miscela di acido forte e base debole

pH di una miscela di acido forte e base debole

di Maurizia Gagliano
12 Gennaio 2023
0

Per la determinazione del pH di una miscela di acido forte e di una base debole bisogna sapere se vi...

sono stati ritirati lotti di cialde di caffè

Ritirati lotti di cialde di caffè

di Maurizia Gagliano
30 Dicembre 2022
0

Sono stati ritirati dal mercato alcuni lotti di capsule e cialde di caffè prodotti dalla ditta Caffè Trombetta prodotti nello...

legge di diffusione di Graham-chimicamo

Legge di Graham

di Chimicamo
29 Dicembre 2022
0

La legge  di Graham fu enunciata dal chimico fisico scozzese Thomas Graham nel 1848 secondo la quale il rapporto tra...

Visualizza altri articoli

Lascia un commento Annulla risposta

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Chimicamo su Rai Tre

Categorie

  • Biochimica
  • Chimica
  • Chimica Analitica
  • Chimica Fisica
  • Chimica Generale
  • Chimica Organica
  • Elettrochimica
  • Fisica
  • News
  • Quiz
  • Quiz Chimica Generale
  • Quiz Chimica Organica
  • Quiz Stechiometria
  • Stechiometria
  • Termodinamica
  • Test di Ammissione
  • Tutto è Chimica
  • Video
Facebook Twitter Instagram

Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
Privacy Policy
Cambia impostazioni Privacy
Le foto presenti su chimicamo.org sono state in larga parte prese da Internet e quindi valutate di pubblico dominio. Se i soggetti o gli autori avessero qualcosa in contrario alla pubblicazione, lo possono segnalare alla redazione (tramite e-mail: info[@]chimicamo.org) che provvederà prontamente alla rimozione delle immagini utilizzate.

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI


Chimicamo sul Web:
Wikipedia
SosMatematica
Eurofins-technologies.com
Cronache della Campania

Post Recenti

  • Corpo nero 5 Febbraio 2023
  • Plastificanti biocompatibili 5 Febbraio 2023
  • Volume di ritenzione 4 Febbraio 2023

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210

Nessun risultato
Visualizza tutti i risultati
  • Home
  • Indice
  • Chimica
    • Chimica Analitica
    • Chimica Fisica
      • Termodinamica
      • Elettrochimica
    • Chimica Generale
    • Chimica Organica
  • Fisica
  • Stechiometria
  • Tutto è Chimica
  • Quiz
    • Quiz Chimica Generale
    • Quiz Chimica Organica
    • Quiz Stechiometria
    • Test di Ammissione
  • Biochimica
  • News

© Copyright 2023 - Chimicamo - P.iva 09819971210