LEZIONE 1 CHIMICA

Buongiorno miei cari lettori, da adesso fino ai prossimi giorni voglio introdurre qualche lezione sull'elettrochimica spiegata non troppo approfonditamente, ma utile per quegli studenti che devono affrontare l'argomento. Buona lettura :)

*premetto che sono appunti miei scritti di mio pugni, spero che siano scritti in un italiano il più corretto possibile

L’elettrochimica e l‘ equazione di Nernst:    

Durante la seconda rivoluzione industriale, abbiamo visto che nascono centrali idroelettriche per la produzione di corrente elettrica, che quindi comincia a prendere piede in tutte le città e utilizzata per far funzionare le nuovi scoperte del secolo. Lo studio , già precedentemente iniziato da volta alla fine  del 1700, venne notevolmente approfondito durante la fine del 1800, e divenne presto una nuova branca della chimica chiamata per l’appunto elettrochimica.

L’elettrochimica studia le relazioni tra le due forme di energia che vengono coinvolte nelle reazioni di ossidoriduzione, cioè l’energia chimica e l’energia elettrica. Infatti, in questi processi, s verifica al tempo stesso sia la trasformazione della materia e quindi viene messa in gioco energia chimica, sia il trasferimento di cariche elettriche da una specie chimica ad un’altra, per cui viene messa in gioco energia elettrica.

Questa branca della chimica nacque con le esperienze di Alessandro volta che per primo ha realizzato la trasformazione  dell’energia chimica in energia elettrica.

La legge base che si utilizza nell’elettrochimica è L’equazione di Nernst:

E = E°– RT/nF  ln [Rid]/[Ox]

L'equazione di Nernst esprime il potenziale d'elettrodo (E), relativamente al potenziale d'elettrodo standard (E⁰), di una coppia di elettrodi o di una semielemento di un pila. In altre parole serve per calcolare il potenziale dell'elettrodo in condizioni diverse da quelle standard. Questa è una legge limite, infatti vale solo  per situazioni di equilibrio ( ovvero quasi mai ). In una analisi potenziometrica, è prevista la chiusura del circuito, quindi siamo all’equilibrio ( non a quello termodinamico) , per cui possiamo usare la legge base di Nernst. Questa legge, è possibile ricavarla semplicemente dalla legge di van’t Hoff.

Consideriamo la reazione:

Meⁿ⁺  + ne^-à Me

Applichiamo l’equazione di Van’t Hoff e otteniamo:

ΔG=  ΔG⁰ + RT ln [prodotti]/[reagenti]

la variazione di energia libera, è uguale al lavoro utile scambiato nel processo, e poiché una forma di lavoro utile è quella elettrica, possiamo facilmente ricavarla dal prodotto della carica elettrica totale (q) per la d.d.p (V).Arrivati a questo prodotto è possibile sostituire a V  il potenziale dell’elettrodo, mentre a q la carica elettrica totale nF ottenendo: ΔG= - nFE , che sostituiremo nell’equazione di van’t hoff  ottenendo:

- nFE =  ΔG⁰ + RT ln [prodotti]/[reagenti]

                                         nFE = -ΔG⁰ - RT ln [prodotti]/[reagenti] ( cambiando segno)

Ricaviamo il potenziale:

E = -ΔG⁰/nF – RT/nF  ln [prodotti]/[reagenti]

Nel secondo membro il termine -ΔG⁰/nF è uguale al potenziale standard E⁰, essendo che ΔG⁰ di una data reazione dipende solo dalla temperatura, e che sia n che F sono due costanti, è possibile ottenere in tal modo anche il potenziale standard di una reazione alla temperatura di 25°C. Sostituendolo nell’equazione si ottiene:

E = E⁰ – RT/nF  ln [prodotti]/[reagenti]

L’equazione che abbiamo cosi ottenuto è nota come equazione di Nernst.