anodo Zn/Zn2+ // H+/H2, Pt catodo
Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2
Il potenziale di questa cella è dato dalla differenza tra il potenziale catodico e quello anodico: mentre per il potenziale anodico ci troviamo in condizioni standard e possiamo direttamente riferirci al potenziale di riduzione tabulato, per quello catodico è necessario effettuare alcuni calcoli:Eanodo = E°(Zn/Zn2+) = -0,76 V
Ecatodo = E°(H2/H+) + (0,0591/n) log ([H+]2 / PH2) = 0,00 + (0,0591/2) log ([H+]2 / 0,50)
Calcoliamo la concentrazione di ioni idrogeno derivanti dall'idrolisi del carbonato di sodio 0,100 M:CO32- + H2O = HCO3- + OH-
HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-
Gli equilibri di idrolisi sono due, ma possiamo non considerare quello che vede lo ione bicarbonato in equilibrio con l'acido carbonico, visto il valore molto basso della costante di equilibrio relativa a tale reazione. Per la prima reazione scritta, invece calcoliamo la costante di equilibrio, utilizzando il valore di Ka2 = 4,4∙10-11 e il valore di Kw a 25 °CKidrolisi = Kw/Ka2 = 1,00∙10-14 / 4,4∙10-11 = 2,3∙10-4
e applicando la formula per il calcolo degli ioni ossidrile, otteniamo[OH-] = √(Kidrolisi ∙ [CO32-]) = √(2,3∙10-4 ∙ 0,100) = 4,8 ∙ 10-3 M
da cui ricaviamo la concentrazione di ioni H+ presenti in soluzione:[H+] = Kw/[OH-] = 1,00∙10-14 / 4,8∙10-3 = 2,1∙10-12 M
Riportando questo valore nell'equazione di Nernst, calcoliamo il potenziale catodicoEcatodo = (0,0591/2) log [(2,1∙10-12)2 / 0,50] = -0,68 V
Quindi il potenziale di cella sarà:Ecella = Ecatodo - Eanodo = (-0,68 + 0,76) V = +0,08 V
Valore corretto anche per quanto riguarda il numero di cifre significative.
Rossella Linsalata
18 gennaio 2023 alle 16:17
Salve professoressa, potrebbe aiutarmi con questo esercizio? Grazie. Calcolare la differenza di potenziale tra una semicella composta da un elettrodo di zinco immerso in una soluzione satura di idrossido di zinco (II) tamponata a pH 12 e una semicella standard di zinco . La temperatura e’ 25° C.