elettrochimica Flashcards
cosa studia l’elettrochimica
studia le variazioni chimiche prodotte dalla corrente elettrica e la produzione di elettricità tramite reazioni chimiche
le coppie ossidoriduttive
una coppia ossidoriduttiva è costituita da due specie chimiche, ossidante e riducente, correlate fra loro dallo scambio di n elettroni
le reazioni di ossidoriduzione coinvolgono sempre due coppie ossidoriduttive, una va incontro alla semireazione di riduzione, l’altra a quella di ossidazione
il potenziale di riduzione
ogni coppia redox è caratterizzata dal proprio potenziale di riduzione, misura della tendenza della specie ossidata della coppia a ridursi.
ogni specie chimica ossida tutte quelle con un potenziale di riduzione inferiore e riduce tutte quelle con un potenziale di riduzione maggiore.
quindi la coppia redox con un potenziale più alto si riduce, mentre l’altra si ossida.
il potenziale di riduzione non è una grandezza assoluta ma relativa. per convenzione, quella della coppia H+-H2 è impostata a 0.
quando il potenziale è molto alto, la specie è molto propensa a ridursi
quando il potenziale è molto basso, la specie è molto poco propensa a ridursi.
le pile
ossidante e riducente si trovano in semicelle separate, non possono quindi reagire direttamente.
avviene però il passaggio di elettroni da una semicella all’altra, grazie alla costruzione di una pila. l’energia chimica viene trasformata in energia elettrica.
nel corso del funzionamento della pila, aumentano gli ioni ossidati in una cella e diminuiscono nell’altra, ma il numero degli ioni spettatori rimane invariato.
si raggiunge un eccesso di cariche positive e negative che bloccano il funzionamento della pila. proprio per questo, le due semicelle vengono collegate da un ponte salino, che rilascia ioni positivi nella semicella con eccesso di cariche negative e ioni negativi nella cella con eccesso di cariche positive.
il ponte salino
la semicella dove avviene la riduzione è il polo positivo
la semicella dove avviene l’ossidazione è il polo negativo
quando il circuito è chiuso, la forza elettromotrice è la differenza di potenziale di riduzione tra la coppia che subisce riduzione e la coppia che subisce ossidazione.
una volta chiuso il circuito che collega le due semicelle, la pila inizia a funzionare emanando corrente.
la fem diminuisce nel tempo, fino ad azzerarsi e scaricarsi. quando la forza elettromotrice è 0, il sistema è in equilibrio chimico e le proprietà redox delle due semicelle sono uguali.
come ricavare sperimentalmente il potenziale di riduzione
si considera il momento in cui la pila è all’equilibrio, in cui i due potenziali di riduzione sono equivalenti, e si utilizza una coppia redox di potenziale noto
pile a concentrazione
nelle pile a concentrazione, che contengono in entrambe le semicelle le stesse coppie redox, la fem non dipende dal potenziale di riduzione standard, perché esso nella formula viene annullato, ma solo dalle concentrazioni degli ioni nelle due semicelle.
elettrolisi
considerando tutti gli ioni ricavati da una reazione di ossidoriduzione che avviene spontaneamente tutti inseriti nella stessa cella, viene applicata una differenza di potenziale che sia maggiore rispetto lla differenza di potenziale di riduzione delle coppie redox coinvolte.
gli ioni negativi si muovono verso l’anodo e si ossidano
gli ioni positivi mi muovono verso il catodo e si riducono
in questo modo, applicando un opportuna differena di potenziale tra i due elettrodi è stato possibile far avvenire la reazione di ossidoriduzione che spontaneamente andrebbe nel verso opposto.
l’elettrolisi è un processo nel quale, grazie all’applicazione di un’opportuna differenza di potenziale, avviene una reazione di ossidoriduzione opposta a quella spontanea, con una trasformazione di energia elettrica in energia chimica
per far si che avvenga è necessario che:
gli ioni siano allo stato fuso in in soluzione
e che la differenza di potenziale applicata sia superiore alla tensione di decomposizione.
tensione di decomposizione
note le condizioni sperimentali, per calcolare la tensione di decomposizione può essere utilizzata l’equazione di Nernst.
- al catodo, gli ioni positivi si riducono, si scaricano, in ordine di potenziale decrescente
-all’anodo, gli ioni negativi di scaricano in ordine di potenziale crescente.
in generale, il potenziale al quale viene lo sviluppo di gas agli elettrodi è diverso da quello teorica a causa del fenomeno della sovratensione.
