Potenziale standard di riduzione

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Il potenziale di riduzione standard (abbreviato E0) è il potenziale elettrodico riferito all'elettrodo standard a idrogeno (a cui viene assegnato un potenziale E0= 0.00 V) e misurato in condizioni standard: alla temperatura di 298 K, alla pressione di 100 kPa[1][2]) ed alle concentrazioni di reagenti e prodotti della reazione 1M (a rigore ad attività [1] unitaria). La IUPAC, comunque, raccomanda di adottare come pressione dello stato standard 100 kPa al posto di 1 atm (101325 Pa)[3], in corrispondenza di cui si individua l'attività unitaria (a=1) circa ad [H+] = 1 M.

In biochimica, e più in generale in biologia, si è soliti definire il potenziale standard di riduzione a pH= 7 (pH dei sistemi biologici). Tale grandezza viene indicata come E' 0 .

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

Il potenziale standard di un elettrodo Eo e l'energia libera di Gibbs sono legati dall'equazione[4]

\operatorname \Delta G = -nF  \Delta E^{o}

dove:

  • \Delta G è l'energia libera di Gibbs (in J/mol);
  • n sono le moli di elettroni per mole di prodotti;
  • F è la costante di Faraday, pari a circa 96485 C/mol.

Se la riduzione avviene in maniera spontanea il potenziale standard risulta positivo (essendo \Delta G < 0 per un processo spontaneo), mentre se la riduzione avviene in maniera non spontanea il potenziale standard risulta negativo (essendo \Delta G > 0 per un processo non spontaneo).[4]

I potenziali standard dell'elettrodo possono essere ottenuti per:

La valutazione dei potenziali standard è molto utile per determinare se una reazione redox possa avvenire in condizioni spontanee o meno. Le specie chimiche che possiedono potenziale più alto tendono a ossidare quelle a potenziale più basso: ad esempio l'acido cloridrico è in grado di ossidare (ox) la limatura di ferro in quanto H+, con potenziale di 0 V, è in grado di acquisire elettroni dal ferro, che possiede potenziale -0,41 V, producendo idrogeno gassoso e ioni Fe2+.

Valori di potenziali standard[modifica | modifica sorgente]

Nella tabella seguente vengono indicati alcuni valori dei potenziali standard:[5][6]

Catodo Potenziale di riduzione standard E0 (volt)
3N2 + 2H+ + 2e- → 2HN3 -3.09
Li+(aq) + e-Li(s) -3.04
Rb+ + e-Rb(s) -2.98
K+(aq) + e-K(s) -2.93
Cs+(aq) + e-Cs(s) -2.92
Ba2+(aq) + 2e- → Ba(s) -2.91
Sr2+(aq) + 2e- → Sr(s) -2.89
Ca2+(aq) + 2e- → Ca(s) -2.76
Na+(aq) + e-Na(s) -2.71
Mg(OH)2 + 2e-Mg + 2OH- -2.69
Mg2+(aq) + 2e- → Mg(s) -2.38
H2AlO3-(aq) + H2O + 3e-Al(s) + 4OH- -2.35
N2(g) + 2H2O + 4H+ + 2e- → 2NH3OH+(aq) -1.87
Al3+(aq) + 3e-Al(s) -1.66
HPO32-(aq) + 2H2O + 2e-H2PO2-(aq) + 3OH- -1.65
ZnO22-(aq) + 2H2O + 2e-Zn(s) + 4OH- -1.22
CrO2-(aq) + 2H2O + 3e-Cr(s) + 4OH- -1.20
Mn2+(aq) + 2e-Mn(s) -1.19
2SO3=(aq) + 2H2O + 2e- → S2O4=(aq) + 4OH- -1.12
PO43-(aq) + 2H2O + 2e-HPO32-(aq) + 2OH- -1.05
Sn(OH)62-(aq) + 2e- → HSnO2-(aq) + 3OH- + H2O -0.93
SO42-(aq) + H2O + 2e-SO32-(aq) + 2OH- -0.93
Cr2+(aq) + 2e-Cr(s) -0.91
Ti3+(aq) + e-Ti2+(aq) -0.90
TiO2(s) + 4H+ + 4e-Ti(s) + 2H2O -0.86
2H2O(l) + 2e-H2(g) + 2OH-(aq) -0.828
Zn2+(aq) + 2e-Zn(s) -0.762
Cr3+(aq) + 3e-Cr(s) -0.74
AsO43-(aq) + 2H2O + 2e- → AsO2-(aq) + 4OH- -0.71
PbO(s) + H2O + 2e-Pb(s) + 2OH- -0.576
Fe(OH)3(s) + e- → Fe(OH)2](s) + OH- -0.56
2CO2(g) + 2H+ + 2e-H2C2O4(s) -0.49
S(s) + H2O + 2e-HS-(l) + OH- -0.48
S(s) + 2e- → S2-(aq) -0.476
Fe2+(aq) + 2e-Fe(s) -0.41
Cd2+(aq) + 2e-Cd(s) -0.40
Co2+(aq) + 2e-Co(s) -0.28
Ni2+(aq) + 2e-Ni(s) -0.257
Sn2+(aq) + 2e- → Sn(s) -0.14
Pb2+(aq) + 2e-Pb(s) -0.13
Fe3+(aq) + 3e-Fe(s) -0.04
2H+(aq) + 2e-H2(g) 0.00
Sn4+(aq) + 2e-Sn2+(aq) 0.15
Cu2+(aq) + e-Cu+(aq) 0.16
ClO4-(aq) + H2O(l) + 2e- → ClO3-(aq) + 2OH-(aq) 0.17
AgCl(s) + e-Ag(s) + Cl-(aq) 0.22
Cu2+(aq) + 2e-Cu(s) 0.34
ClO3-(aq) + H2O(l) + 2e-ClO2-(aq) + 2OH-(aq) 0.35
IO-(aq) + H2O(l) + 2e-I-(aq) + 2OH-(aq) 0.49
Cu+(aq) + e-Cu(s) 0.52
I2(s) + 2e- → 2I-(aq) 0.54
ClO2-(aq) + H2O(l) + 2e-ClO-(aq) + 2OH-(aq) 0.59
Fe3+(aq) + e-Fe2+(aq) 0.77
Hg22+(aq) + 2e- → 2Hg(l) 0.80
Ag+(aq) + e-Ag(s) 0.80
Hg2+(aq) + 2e-Hg(l) 0.85
ClO-(aq) + H2O(l) + 2e-Cl-(aq) + 2OH-(aq) 0.90
2Hg2+(aq) + 2e- → Hg22+(aq) 0.90
NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3e-NO(g) + 2H2O(l) 0.96
Br2(l) + 2e- → 2Br-(aq) 1.07
O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l) 1.23
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) 1.33
Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq) 1.36
Ce4+(aq) + e-Ce3+(aq) 1.44
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e-Mn2+(aq) + 4H2O(l) 1.49
H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e- → 2H2O(l) 1.78
Co3+(aq) + e-Co2+(aq) 1.82
S2O82-(aq) + 2e- → 2SO42-(aq) 2.01
O3(g) + 2H+(aq) + 2e-O2(g) + H2O(l) 2.07
F2(g) + 2e- → 2F-(aq) 2.87

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b http://www.chimica.unipd.it/chimind/pubblica/chimAnal1/modulo%20A/cap11%20-%20equilibri%20redox.pdf
  2. ^ http://old.iupac.org/goldbook/S05921.pdf
  3. ^ standard conditions for gases
  4. ^ a b Zoski, op. cit., p. 4
  5. ^ Elettrochimica
  6. ^ Vademecum, op. cit., pp. 94-95

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]