Esercizio elettrochimica

[Frostman]

Buongiorno a tutti! Avrei bisogno di una mano con questo esercizio di elettrochimica!

Date le semireazioni di riduzione per le coppie Co2+/Co e Sn4+/Sn2+: 
a) bilanciare con il metodo delle semireazioni la reazione chimica spontanea in condizioni standard. 
Calcolare la differenza di potenziale erogata dalla pila descritta nei casi b-c-d, indicando per ciascun caso quale elettrodo funge da catodo e quale da anodo. La pila è costituita da un elettrodo inerte di platino immerso in una soluzione contenente SnCl2 0,100 M e SnCl4 0,500 M e da un elettrodo di cobalto a contatto con: 
b) una soluzione 0,150 M in Co(NO3)2 
c) una soluzione saturata con Co(OH)2 (Kps = 1,6 x 10-15) 
d) una soluzione 1,00 M in Na2S e saturata con CoS (Kps = 4,0 x 10-21) 
E°(Co2+/Co) = -0,28 V; E°(Sn4+/Sn2+) = +0,15 V 

Per il punto a) ho seguito questo procedimento. Siccome il potenziale elettronico standard di Co2+/Co è inferiore a quello di Sn4+/Sn2+, ho invertito la sua reazione, ho bilanciato le semi-reazioni, unite e calcolato il potenziale standard di cella.

Sn4+ -> Sn2+

Sn4+ + 2e -> 2n2+ (catodo)

Co -> Co2+

Co -> Co2+ + 2e (anodo)

Unisco le due reazioni e ottengo questa reazione

Sn4+ + Co -> Sn2+ + Co2+

A questo punto posso calcolare la differenza di potenziale

ΔE = +0,15 V - (-0,28 V) = + 0,43

A questo punto non riesco a ben decifrare i dati nel testo per i punti b), c), d). Ho pensato che per esempio nel punto b) debba considerare la seguente reazione:

SnCl2 + SnCl4 + Co + Co(NO3)2  -> 

Però non so da qui come proseguire o se ho sbagliato a interpretrare il testo in questo modo. Grazie mille per l'aiuto!

[LuiCap]

0,43 V è il potenziale elettrico (non elettronico ) di riduzione standard della pila in questione.
La reazione che avviene nella pila è sempre quella che hai scritto.
La pila però non è in condizioni standard perché le concentrazioni delle specie ioniche sono diverse da 1 M, devi perciò applicare l'equazione di Nernst nei tre casi:
- il potenziale della semicoppia Sn4+/Sn2+ non si modifica mai nei tre casi (quanto vale???)
- quello dell'altra semicoppia Co2+/Co invece sì; devi calcolare di volta in volta quanto vale la [Co2+] nei tre casi:
b) ovviamente [Co2+] = 0,150 M
c) nella semicella è presente una soluzione satura acquosa di Co(OH)2(s); quanto vale [Co2+]???
d) nella semicella è presente una soluzione satura di CoS(s) in presenza di ione in comune S(2-) 1,00 M; quanto vale [Co2+]???

[Frostman]

Penso di aver capito. Mi corregga se sbaglio. (Seguirò il suo schema)
Il potenziale della semicoppia Sn4+/Sn2+ non si modifica mai nei tre casi in quanto l'elettrodo immerso di Pt è inerte.
Quindi dobbiamo calcolare quello dell'altra semicoppia Co2+/Co.
Nel caso b) come detto esplicitamente da lei e dal testo la concentrazione è di 0,150M, per la concentrazione di Sn4+ nei tre casi dovrei usare quella di SnCl4 (0,500 M) non quella di SnCl2 (0,100M) perché SnCl2 non mi rilascia ioni SnCl4, giusto?

[LuiCap]

No, direi che non hai capito.
Il platino immerso nella soluzione contenente contemporaneamente Sn4+ (specie ossidata) e Sn2+ (specie ridotta) serve solo per trasportare gli elettroni provenienti dall'altra semicella con potenziale minore che, a sua volta, contiene contemporaneamente il Co2+ (specie ossidata) e Co(s) (specie ridotta).
Il potenziale della semicella Sn4+/Sn2+ non cambia perché non cambiano le concentrazioni delle due soluzioni, mentre il potenziale della semicella Co2+/Co cambia perché nei tre casi cambia la concentrazione della soluzione di Co2+; la concentrazione del Co solido non cambia perché, essendo un solido puro, la sua concentrazione (equiparata alla sua attività) è sempre unitaria.
Nella cella con potenziale minore avviene una semireazione di ossidazione e prende il nome di anodo (polo negativo).
Nella semicella con potenziale maggiore avviene una semireazione di riduzione e prende il nome di catodo (polo positivo).
Nella pila l'energia chimica dovuta alla reazione chimica viene trasformata in energia elettrica, perciò si genera una differenza di potenziale fra i due elettrodi.
La risoluzione del punto b) è la seguente:

   

Prova tu a svolgere gli altri due punti, però solo dopo aver riguardato cos'è una pila o cella elettrochimica e tutta la teoria che ci sta dietro.