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 wikitesto]

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 wikitesto]

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) + eLi(s) −3.04
Rb+ + eRb(s) −2.98
K+(aq) + eK(s) −2.93
Cs+(aq) + eCs(s) −2.92
Ba2+(aq) + 2eBa(s) −2.91
Sr2+(aq) + 2eSr(s) −2.89
Ca2+(aq) + 2eCa(s) −2.76
Na+(aq) + eNa(s) −2.71
Mg(OH)2 + 2eMg + 2OH −2.69
Mg2+(aq) + 2e → Mg(s) −2.38
H2AlO3(aq) + H2O + 3eAl(s) + 4OH −2.35
N2(g) + 2H2O + 4H+ + 2e → 2NH3OH+(aq) −1.87
Al3+(aq) + 3eAl(s) −1.66
HPO32−(aq) + 2H2O + 2eH2PO2(aq) + 3OH −1.65
ZnO22−(aq) + 2H2O + 2eZn(s) + 4OH −1.22
CrO2(aq) + 2H2O + 3eCr(s) + 4OH −1.20
Mn2+(aq) + 2eMn(s) −1.19
2SO3=(aq) + 2H2O + 2e → S2O4=(aq) + 4OH −1.12
PO43−(aq) + 2H2O + 2eHPO32−(aq) + 2OH −1.05
Sn(OH)62−(aq) + 2e → HSnO2(aq) + 3OH + H2O −0.93
SO42−(aq) + H2O + 2eSO32−(aq) + 2OH −0.93
Cr2+(aq) + 2eCr(s) −0.91
Ti3+(aq) + eTi2+(aq) −0.90
TiO2(s) + 4H+ + 4eTi(s) + 2H2O −0.86
2H2O(l) + 2eH2(g) + 2OH(aq) −0.828
Zn2+(aq) + 2eZn(s) −0.762
Cr3+(aq) + 3eCr(s) −0.74
AsO43−(aq) + 2H2O + 2e → AsO2(aq) + 4OH −0.71
PbO(s) + H2O + 2ePb(s) + 2OH −0.576
Fe(OH)3(s) + e− → Fe(OH)2(s) + OH −0.56
2CO2(g) + 2H+ + 2eH2C2O4(s) −0.49
S(s) + H2O + 2eHS(l) + OH −0.48
S(s) + 2e → S2−(aq) −0.476
Fe2+(aq) + 2eFe(s) −0.41
Cd2+(aq) + 2eCd(s) −0.40
Co2+(aq) + 2eCo(s) −0.28
Ni2+(aq) + 2eNi(s) −0.257
Sn2+(aq) + 2e− → Sn(s) −0.14
Pb2+(aq) + 2ePb(s) −0.13
Fe3+(aq) + 3eFe(s) −0.04
2H+(aq) + 2eH2(g) 0.00
Sn4+(aq) + 2eSn2+(aq) 0.15
Cu2+(aq) + eCu+(aq) 0.16
ClO4(aq) + H2O(l) + 2e− → ClO3(aq) + 2OH(aq) 0.17
S4O62−(aq) + 2e → 2S2O32−(aq) 0.2
AgCl(s) + eAg(s) + Cl(aq) 0.22
Cu2+(aq) + 2eCu(s) 0.34
ClO3(aq) + H2O(l) + 2eClO2(aq) + 2OH(aq) 0.35
IO(aq) + H2O(l) + 2eI(aq) + 2OH(aq) 0.49
Cu+(aq) + eCu(s) 0.52
I2(s) + 2e → 2I(aq) 0.54
ClO2(aq) + H2O(l) + 2eClO(aq) + 2OH(aq) 0.59
Fe3+(aq) + eFe2+(aq) 0.77
Hg22+(aq) + 2e → 2Hg(l) 0.80
Ag+(aq) + eAg(s) 0.80
Hg2+(aq) + 2eHg(l) 0.85
ClO(aq) + H2O(l) + 2eCl(aq) + 2OH(aq) 0.90
2Hg2+(aq) + 2e → Hg22+(aq) 0.90
NO3(aq) + 4H+(aq) + 3eNO(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) + eCe3+(aq) 1.44
MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5eMn2+(aq) + 4H2O(l) 1.49
H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2e → 2H2O(l) 1.78
Co3+(aq) + eCo2+(aq) 1.82
S2O82−(aq) + 2e → 2SO42−(aq) 2.01
O3(g) + 2H+(aq) + 2eO2(g) + H2O(l) 2.07
F2(g) + 2e → 2F(aq) 2.87

Note[modifica | modifica wikitesto]

  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, p. 4
  5. ^ Elettrochimica<!−− Titolo generato automaticamente −−>
  6. ^ Vademecum, pp. 94−95

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]