Esercizio di elettrochimica
Una cella galvanica è costituita da una semicella in cui un elettrodo di Cu è immerso in una soluzione acquosa di 0,01 M di Cu(NO3)2 e una semicella in cui un elettrodo di Zn è immerso in una soluzione o,001 M di Zn(NO3)2. Calcolare la f.e.m conoscendo E^0(Zn2+/Zn = -0,77 e E^0(Cu2+/Cu) = +0,34.
 
E' il primo esercizio che faccio di elettrochimica e ho seguito un procedimento trovato su internet..ma non capisco quell'1/la concentrazione della specie, in particolare "1"

   
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Prima di andare a cercare in rete la risoluzione di un esercizio simile al tuo hai studiato la teoria???
Spero di sì e spero tu lo abbia fatto su quegli antichi oggetti di carta che si chiamano libri!!!
Conosci il significato delle formule che hai scritto e da dove derivano??? In particolare proprio quell'"1/concentrazione della specie" che chiedi. Di quale specie si tratta secondo te???

So bene che non è educato rispondere ad una domanda con mille altre domande, ma non posso essere io a studiare al tuo posto.

Chiarisci anche se la soluzione di Zn(NO3)2 è 0,01 M come hai scritto sul foglio o 0,001 M (presumo) come hai digitato sulla tastiera.
In ogni caso i risultati delle due equazioni che hai applicato in modo corretto sono sbagliati:
E(catodo) = 0,34 - 0,0592/2 · log (1/0,01) = 0,2808 V e non 0,6208
E(anodo) = -0,77 - 0,0592/2 · log (1/0,01) = -0,8292 V e non -0,7992

Anche la schematizzazione della cella galvanica è sbagliata per due ragioni:
- per convenzione si scrive l'anodo a sinistra e il catodo a destra;
- ogni semicella è costituita da un metallo in presenza del suo ione metallico.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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La soluzione non l'ho cercata su internet.
Il libro risolve gli esercizi in modo del tutto diverso da come ce li ha spiegati il professore, purtroppo mi posso solo basare sui miei appunti che a onor del vero non sono granché, questa sicuramente è una mia colpa.

In ogni caso mi dispiace che ti sia fatto questa idea.
Grazie
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Non volevo offenderti, ma, al di là degli errori di calcolo che possono capitare a chiunque, se io leggo una schematizzazione di cella galvanica così:
Cu2+|Cu(NO3)2||Zn(NO3)2|Zn2+
capisco che non sai che in una cella galvanica ci vuole un conduttore metallico in ogni semicella altrimenti gli elettroni non possono circolare e questo esula dalla risoluzione degli esercizi, è teoria e bisogna studiarla prima di svolgere gli esercizi.
Se poi ancora mi chiedi il significato di quel numeratore uguale a 1, io capisco che non conosci il fatto che nell'equazione di Nernst per una singola semicella il termine logaritmico è il rapporto tra la concentrazione della specie ridotta e quella della specie ossidata. La specie ridotta per entrambe le semicelle è costituita da un conduttore di prima specie, lo zinco e il rame, solidi a temperatura ambiente, quindi come ti ho spiegato ieri sera a proposito dell'equilibrio di solubilità, anche questo è un equilibrio in fase eterogenea in cui l'attività (o concentrazione) dei solidi è sempre unitaria perché non si sciolgono nelle rispettive soluzioni acquose dei loro ioni. E anche questa è teoria.

Quindi nell'esercizio:
E(catodo) = 0,34 - 0,0592/2 · log [Cu(s)]/[Cu2+]
E(catodo) = 0,34 - 0,0592/2 · log 1/[Cu2+]
E(anodo) = -0,77 - 0,0592/2 · log [Zn(s)]/[Zn2+]
E(anodo) = -0,77 - 0,0592/2 · log 1/[Zn2+]

      
Ciao
Luisa

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Grazie mille per la spiegazione dettagliatissima, davvero gentilissima.


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Temo che tu non abbia capito. :-(
Da quello che hai scritto ora, io capisco che la concentrazione corretta per lo Zn2+ è 0,001 M.

Primo metodo di risoluzione
E(catodo) = 0,34 - 0,0592/2 · log (1/0,01) = 0,2808 V
E(anodo) = -0,77 - 0,0592/2 · log (1/0,001) = -0,8588 V
E(cella) = E(catodo) - E(anodo) = 0,2808 - (-0,8588) = 1,14 V

Secondo metodo di risoluzione
E(cella) = [0,34 - (-0,77)] - 0,0592/2 log (0,001/0,01)
E(cella) = 1,11 - 0,0592/2 log 0,1 = 1,14 V

Sbagli anche i termini che hai scritto accanto alle semireazioni:
- all'anodo avviene una reazione di ossidazione: lo Zn si ossida, quindi è il riducente
- al catodo avviene una reazione di riduzione: il Cu2+ si riduce, quindi è l'ossidante
Ciao
Luisa

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No scusami ero convinto di aver cancellato la foto, in un primo momento l'avevo mandata chiedendoti altre spiegazioni ma poi (e invece no) l'avevo cancellata perché avevo capito come fare.

Per quanto riguarda i termini delle semireazioni se all'anodo avviene l'ossidazione, dunque lo zinco si ossida, non capisco cosa ho sbagliato, ho scritto accanto "ossida" che non sta per ossidante ma per ossidazione. Stesso discorso vale per il rame che si riduce. E' sbagliato?
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Sì, è sbagliato perché il linguaggio scientifico non ammette imprecisioni.
Se scrivi "ossida" al posto di "ossidazione" metti un verbo al posto di un sostantivo.
L'ossidazione è una reazione chimica nella quale una specie chimica reagente (in questo caso lo zinco che ha numero di ossidazione 0) aumenta il suo numero di ossidazione perdendo elettroni e trasformandosi in un'altra specie chimica prodotto (in questo caso lo ione zinco che ha numero di ossidazione +2, attento, non 2+ che è invece la carica reale dello ione).
L'azione che lo zinco compie su se stesso è ben diversa da quella che ricade su un'altra specie (in questo caso lo lo ione rameico che infatti si riduce a rame).
È come se tu scrivessi:
"Mario lava la sua mano" che si può scrivere anche "Mario si lava la mano".
L'azione del verbo transitivo lavare ricade sul soggetto che è Mario.
Altra cosa è:
"Mario si lava la mano e sporca la mano di Luigi".
Mario compie un'azione su se stesso che è diversa dall'azione che ricade su Luigi.
Ciao
Luisa

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