Esempi di dumande è discussione di u putenziale standard di l'elettrodu
Pendahuluan
U putenziale standard di l'elettrodu hè un cuncettu impurtante in elettrochimica chì descrive a capacità di un elettrodu d'attirà elettroni. Stu cuncettu hè adupratu in i calculi di e cellule elettrochimiche è in a determinazione di a propensione à e reazioni redox. U putenziale standard di l'elettrodu (E°) hè misuratu in cundizioni standard, vale à dì à una cuncentrazione di 1 M, una pressione di 1 atm è una temperatura di 25 °C (298 K). In questu articulu, discuteremu parechji esempi di prublemi di putenziale standard di l'elettrodu è li discuteremu in prufundità.
Cuncettu Basicu di u Potenziale Standard di l'Elettrodu
U putenziale standard di l'elettrodu, indicatu cum'è E°, descrive a tendenza di una spezia chimica à esse ridutta (accettà elettroni). Più u valore E° hè pusitivu, più grande hè a tendenza di a spezia à esse ridutta. À u cuntrariu, più u valore E° hè negativu, più grande hè a tendenza di a spezia à esse ossidata (perde elettroni).
A tavula standard di putenziale di l'elettrodu furnisce valori E° per diverse reazioni redox, è questi valori sò aduprati per calculà i putenziali di e cellule elettrochimiche.
Esempiu di dumanda 1
Quistione:
Date e duie semi-reazioni seguenti è i so putenziali d'elettrodi:
– Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s), E° = +0.80 V
– Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s), E° = +0.34 V
Determinate u putenziale di a cellula (E°_cella) per a cellula galvanica furmata da queste duie semi-reazioni.
Discussione:
Per determinà u putenziale di a cellula, ci vole à identificà l'anodu è u catodu. In una cellula galvanica, quellu cù u putenziale standard di l'elettrodu più pusitivu agisce cum'è u catodu (situ di riduzione) è quellu cù quellu più negativu cum'è l'anodu (situ di ossidazione).
1. Identificà l'anodu è u catodu:
– Ag⁺ + e⁻ → Ag, E° = +0.80 V (più pusitivu, dunque catodu)
– Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, E° = +0.34 V (più negativo, quindi anodo)
2. Determinazione di e reazzioni d'ossidazione è di riduzione:
– Catodu (riduzione): Ag⁺ + e⁻ → Ag, E°_catodu = +0.80 V
– Anodu (ossidazione): Cu → Cu²⁺ + 2e⁻, E°_anodu = -0.34 V (inverte a direzzione di a reazione è u segnu di u putenziale)
3. Calculu di a cellula E°:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} – (-0.34\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.80\, \text{V} + 0.34\, \text{V} = 1.14\, \text{V}
\]
Cusì, u putenziale di a cellula (E°_cell) hè +1.14 V.
Esempiu di dumanda 2
Quistione:
Data a reazione quì sottu cù u so putenziale d'elettrodu:
– Fe³⁺(aq) + e⁻ → Fe²⁺(aq), E° = +0.77 V
– Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s), E° = -0.76 V
Determinate u putenziale di a cella (E°_cella) per una cella galvanica aduprendu e duie semireazioni, è scrivite a reazione cumpleta di a cella.
Discussione:
Cum'è prima, duvemu prima identificà l'anodu è u catodu.
1. Identificà l'anodu è u catodu:
– Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺, E° = +0.77 V (più pusitivu, dunque catodu)
– Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn, E° = -0.76 V (più negativu, dunque anodu)
2. Determinazione di e reazzioni d'ossidazione è di riduzione:
– Catodu (riduzione): Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺, E°_catodu = +0.77 V
– Anodu (ossidazione): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, E°_anodu = -0.76 V (inverte a direzzione di a reazione è u segnu di u putenziale)
3. Elettroni di equilibriu:
A reazione tutale deve equilibrà u numeru di elettroni:
\[
2(\text{Fe}^{3+} + e⁻ → \text{Fe}^{2+})
\]
\[
\text{Zn} → \text{Zn}^{2+} + 2e⁻
\]
Cusì a reazione cellulare cumpleta hè:
\[
2\text{Fe}^{3+} + \text{Zn} → 2\text{Fe}^{2+} + \text{Zn}^{2+}
\]
4. Calculu di a cellula E°:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} – (-0.76\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 0.77\, \text{V} + 0.76\, \text{V} = 1.53\, \text{V}
\]
Cusì, u putenziale di a cellula (E°_cell) hè +1.53 V.
Esempiu di dumanda 3
Quistione:
Date u putenziale di a cellula è cumpletate a reazione di una cellula galvanica aduprendu a seguente reazione:
– MnO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ → Mn²⁺(aq) + 2H₂O(l), E° = +1.23 V
– Cr³⁺(aq) + e⁻ → Cr²⁺(aq), E° = -0.50 V
Discussione:
1. Identificà l'anodu è u catodu:
– MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O, E° = +1.23 V (più pusitivu, dunque catodu)
– Cr³⁺ + e⁻ → Cr²⁺, E° = -0.50 V (più negativu, dunque anodu)
2. Determinazione di e reazzioni d'ossidazione è di riduzione:
– Cathode (riduzzione): MnO₂ + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O, E°_cathode = +1.23 V
– Anodu (ossidazione): Cr²⁺ → Cr³⁺ + e⁻, E°_anodu = +0.50 V (inverte a direzzione di a reazione è u segnu di u putenziale)
3. Elettroni di equilibriu:
A reazione tutale deve equilibrà u numeru di elettroni:
\[
2(\text{Cr}^{3+} + e⁻ → \text{Cr}^{2+})
\]
\[
\text{MnO}_2 + 4\text{H}^+ + 2e⁻ → \text{Mn}^{2+} + 2\text{H}_2\text{O}
\]
Cusì a reazione cellulare cumpleta hè:
\[
MnO_2 + 4 H_2 + 2 Cr_3 → Mn_2 + 2 Cr_2 + 2 H_2 O
\]
4. Calculu di a cellula E°:
\[
E°_{cell} = E°_{cathode} – E°_{anode}
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} – (-0.50\, \text{V})
\]
\[
E°_{sel} = 1.23\, \text{V} + 0.50\, \text{V} = 1.73\, \text{V}
\]
Cusì, u putenziale di a cellula (E°_cell) hè +1.73 V.
Cunclusioni
Capisce i putenziali standard di l'elettrodi hè cruciale in elettrochimica per determinà e tendenze di e reazioni redox è i putenziali di e cellule elettrochimiche. Usendu i passi discussi sopra, pudemu calculà facilmente u putenziale di e cellule di una data reazione redox. I putenziali standard di l'elettrodi sò aduprati per determinà l'anodu è u catodu in una cellula galvanica, è ancu per calculà u putenziale tutale di e cellule, chì indica l'efficienza è a direzzione di a reazione redox.
