Zn + CdSO4
Se si dà un’occhiata ai potenziali elettrochimici dello zinco e cadmio sembrerebbe che la reazione

Zn + CdSO4 --> ZnSO4 + Cd
avvenga nel  verso indicato.
Zn2+(aq) + 2e- <==> Zn(s)         - 0.762 V
Cd2+(aq) + 2e- <==> Cd(s)      - 0,40 V
 
Ma poichè la reazione avviene in  soluzione acquosa, c’è un’altra specie che può essere ridotta dallo zinco e si tratta dello ione H+. Come sappiamo a pH=0 il suo potenziale è di 0,00 V e questo significa  che in soluzione acida la sopracitata reazione non avviene. Se però aumentiamo il pH il potenziale della  reazione 2H+(aq) + 2e- → H2(g)  diventa sempre più negativo e più esattamente di 0,059 V per ogni unità di pH. Perciò se dividiamo 0,40/0,059 otteniamo direttamente il pH oltre il quale lo ione H+ dà sempre meno fastidio. Questo valore è pari a circa 6,8. Ma ancora non basta perchè dobbiamo anche tener in conto che ad un certo pH iniziano a precipitare gli idrossidi  di Cd e Zn.
Per quanto riguarda il Cd(OH)2  è possibile calcolare il suo pH di inizio precipitazione partendo da una soluzione 0,1M del catione:
[OH-] = sqrt(Kps/0,1)   dove Kps  Cd(OH)2 = 4,3*10^-15
           = 2,1*10^-7
pH = 7,3
Siamo ad un valore superiore a 6,8, quindi il cadmio non pone problemi. Ma lo zinco?
Dalle tabelle dei Kps risulta per questo composto un valore di 3*10^-16. Rifacendo i calcoli di cui sopra, viene fuori che Zn(OH)2 inizia a precipitare già a pH=6,7. Praticamente lo stesso valore di pH previsto affinchè la reazione avvenga.
Di conseguenza la reazione di riduzione non dovrebbe sostanzialmente avvenire. Pur tuttavia rimangono ancora aperte alcune possibilità. Per esempio, nei calcoli non abbiamo tenuto conto delle variazioni del Kps con la temperatura, dell’esattezza del Kps riportato in letteratura  e sopratutto dell’attività degli ioni e della forza ionica.
Non rimane allora che passare alla sperimentazione vera e propria.

Si parte da una soluzione circa 0,1M di Cd++. Si aggiungono goccia a goccia una soluzione di NH4OH al 10% sotto agitazione finchè si forma un poco di precipitato bianco di Cd(OH)2. Dopo alcuni minuti si filtra e si raccoglie la soluzione limpida.

Un test preliminare con cartine indicatrici ci dice che siamo intorno a pH=7.
Alla soluzione limpida si aggiunge una piccolo sferetta di Zn metallico (diametro 7,2 mm). In breve tempo si forma uno strato dendritico di cadmio. Dopo circa 30 minuti si nota attorno ai depositi dendritici di cadmio la formazione di un precipitato bianco di Zn(OH)2.


   

La reazione quindi avviene ma si blocca poco dopo per la precipitazione dell’idrossido di zinco.
Quello che conforta è il buon accordo con le previsioni teoriche. La reazione procede ma in modo incompleto come ci si aspetta in prossimità dell’equilibrio.

saluti
Mario
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano Mario per questo post:
valeg96, luigi_67, fosgene, Roberto, ohilà, TrevizeGolanCz, quimico, Igor, Claudio, anthonysp, zodd01, Davide93
Adoro queste discussioni. Mario non ci delude mai. Complimenti.
Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Cita messaggio




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)