EFe = E°Fe3+/Fe2+ - 0,0592 log {[Fe2+]/[Fe3+]} = E°Fe3+/Fe2+ = 0,771 V
EI2 = E°I2/I- - (0,0592/2) log [I-]2 = 0,536 - (0,0592/2) log [0,1]2 = 0,595 V
(nell'espressione del potenziale elettrodico I2/I-, non compare la specie I2 in considerazione del fatto che lo iodio molecolare è, a 25 °C, un solido pochissimo solubile in acqua) La reazione che avviene complessivamente nella pila pertanto è:2 Fe3+(aq) + 2 I-(aq) → 2 Fe2+(aq) + I2(s)
Per stabilire quali siano le concentrazioni quando si è raggiunto l’equilibrio è sufficiente ricordare, come tu stessa hai affermato, che all’equilibrio è nulla la f.e.m. della pila, cioè che i due potenziali elettrodici devono essere uguali. Rielaborando opportunamente l’espressione ottenuta imponendo l’uguaglianza dei due potenziali elettrodici, si ottiene la seguente relazione:ΔE° = E°Fe3+/Fe2+ - E°I2/I- = (0,0592/2) log {[Fe2+]2/[Fe3+]2·[I-]2}
0,771 – 0,536 = (0,0592/2) log Kc
dove Kc rappresenta la costante di equilibrio, dato che le concentrazioni delle diverse specie sono quelle all’equilibrio. Il valore della costante pertanto risulta:log Kc = 7,939 Kc = 107,939 = 8,7·107
In considerazione del suo elevato valore, possiamo affermare che la trasformazione è pressoché completa e possiamo assumere, in prima approssimazione, che 0,10 mol/L di Fe3+ si trasformino in altrettante di Fe2+ per cui la concentrazione di Fe2+ all’equilibrio diventa 0,20 M. Le piccole concentrazioni residue di Fe2+ e I- si calcolano , invece, a partire dall’espressione della costante di equilibrio, tenendo presente che esse devono essere uguali dato che gli ioni Fe2+ e I- hanno uguale concentrazione iniziale e reagiscono in rapporto 1 : 1.Kc = [Fe2+]2/[Fe3+]2·[I-]2
8,7·107 = 0,20/(x2· x2)
x = 6,9·10-3
In conclusione, all’equilibrio le concentrazioni approssimate degli ioni in soluzione sono le seguenti: [Fe2+] = 0, 20 mol/L, [Fe3+] = [I-] = 6,9·10-3 mol/L. Volendo determinare in modo più accurato il valore delle concentrazioni all’equilibrio, è necessario indicare con x la concentrazione di Fe3+ che si riduce, esprimere in funzione dell’incognita la concentrazione all’equilibrio di ciascuna specie, introdurla nell’espressione della costante di equilibrio e risolvere l’equazione risultante. A te i calcoli! Buon lavoro!
Endri
02 dicembre 2022 alle 12:15
Calcolare la costante di instabilita` di [Ag(CN)2 ] - sapendo che un elettrodo di argento immerso in una soluzione di argento 7.62• 10-3 mol• dm-3 e cianuro 1.00 mol• dm-3 ha un potenziale di -4.34• 10-1 V rispetto all'elettrodo normale a idrogeno. Il potenziale standard della coppia Ag+ /Ag e' 0.799 V Si trascurino gli equilibri acido-base.