Esercizio sulla pila
Data la seguente pila indicare polarità ed equilibri elettrodici, calcolare la f.e.m. e stabilire qualitativamente l’ effetto sulla f.e.m. di un aggiunta di  NaOH separatamente prima nello scomparto A e poi in quello B. Stabilire inoltre se ed eventualmente come varia la massa degli elettrodi con il funzionamento della pila.   E° Cl2/ Cl- = 1,36 V .
       Pt        |      NaCl            ||        NaCl         |           Pt
       H2       |        0,1F          ||         0,1F         |          Cl2               
       1atm.   |                        ||         NaOH       |          0,1atm 
                                            ||       0,1 M         |           
                 
                                 A                     B  

Nello scompartimento destro la semireazione è Cl2 + 2e- --> 2Cl-, giusto? E questo è l'anodo in quanto vi è una riduzione del cloro. Nello scompartimento sinistro invece non saprei come impostare la semireazione… Sapendo l' del cloro la f.e.m. dovrebbe essere E= -0,059/2 * log[Cl-]^2. Onestamente non saprei come considerare l'aggiunta di NaOH e non sapendo calcolare la f.e.m dello scompartimento A non riesco a prevedere l'andamento della pila.
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Se certo che l'NaOH sia nel comparto B anziché nel comparto A???
Oppure che nel comparto A si svolga Cl2 anziché H2???
Controlla di aver ricopiato in modo corretto la schematizzazione della pila. Grazie.
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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Sì, ho controllato attentamente e l'esercizio è uguale uguale a come l'ho copiato..
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Nello scompartimento destro la semireazione è Cl2 + 2e- --> 2Cl-, giusto? E questo è l'anodo in quanto vi è una riduzione del cloro.
No.
Il polo a cui avviene la riduzione è il catodo (+)
Il potenziale del catodo è:
E(+) = E° + 0,0591/ne- · log P(Cl2)/[Cl-]^2
E(+) = 1,36 +0,0591/2 · log 0,1/0,1^2 = 1,390 V

Nel comparto di sinistra deve perciò avvenire una ossidazione dell'H2.
Poiché in questo comparto c'è solo una soluzione di NaCl i cui ioni non danno idrolisi, il pH sarà 7, perciò [H+] = [OH-] = 10^-7 mol/L
Le semireazioni che possono essere prese in considerazione sono:
H2(g) --> 2H+ + 2e-..................................... E° = 0,00 V
E(-) = E° + 0,0591/ne- · log [H+]^2/P(H2)
E(-) = 0,00 + 0,0591/2 · log 10^-14/1 = -0,414 V

H2(g) + 2OH- <==> 2H2O + 2e-.......................E° = -0,828 V
E(-) = E° + 0,0591/ne- · log 1/(P(H2)·[OH-]^2)
E(-) = -0,828 + 0,0591/2 · log 1/(1·10^-14) = -0,414 V

Il potenziale della pila è perciò:
E(pila) = E(+) - E(-)
E(pila) = 1,390 - (-0,414) = 1,804 V

Prova ora a proseguire tu.
Ciao
Luisa

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Ok allora, poiché la E del catodo è maggiore di quella dell'anodo si avrà, con il funzionamento della pila, un consumo di 2Cl- a favore di un aumento di 2H+, corretto?
Riguardo l'aggiunta di NaOH, che è una base forte, non ho idea di come comportarmi onestamente..
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Più o meno. :-(
Secondo me ti sfugge qualcosa sul funzionamento di una pila.

Il processo elettromotore che avviene nella pila può essere scritto in due modi:

(1) Cl2(g) + H2(g) --> 2Cl- + 2H+
il che significa che durante il funzionamento:
- la pressione parziale di Cl2(g) al catodo diminuisce
- la pressione parziale di H2(g) all'anodo diminuisce
- la concentrazione di Cl- al catodo aumenta
- la concentrazione di H+ all'anodo aumenta

(2) Cl2(g) + H2(g) + 2OH- --> 2Cl- + 2 H2O(l)
il che significa che durante il funzionamento:
- la pressione parziale di Cl2(g) al catodo diminuisce
- la pressione parziale di H2(g) all'anodo diminuisce
- la concentrazione di Cl- al catodo aumenta
- la concentrazione di OH- all'anodo dimuinuisce

Aggiunta di NaOH all'anodo
La [OH-] aumenta da 10^-7 mol/L a, ad esempio, 10^-4 mol/L
Calcoliamo il nuovo potenziale dell'anodo:
E(-) = E° + 0,0591/ne- · log 1/(P(H2)·[OH-]^2)
E(-) = -0,828 + 0,0591/2 · log 1/(1·10^-8) = -0,592 V
Il potenziale del catodo resta invariato, perciò:
E(pila) = E(+) - E(-)
E(pila) = 1,390 - (-0,592) = 1,982 V
Il potenziale della pila aumenta.

Aggiunta di NaOH al catodo
La [OH-] aumenta da 10^-1 mol/L a, ad esempio, 1 mol/L
Poiché il potenziale del catodo non è influenzato dalla concentrazione di OH-, il suo potenziale resta invariato, quindi anche il potenziale della pila non varia.
Ciao
Luisa

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