Semireazioni: esempi

Le semireazioni sono una parte di una reazione di ossidoriduzione in cui una specie o si ossida o si riduce
In una reazione di ossidoriduzione è presente una specie che si ossida e un’altra che si riduce: ad esempio nella reazione Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺+ Cu lo zinco passa da numero di ossidazione zero a numero di ossidazione +2 quindi si ossida mentre il rame passa sa numero di ossidazione +2 a numero di ossidazione zero quindi si riduce.

Pertanto la reazione può essere considerata come la somma di due semireazioni:
Zn  → Zn²⁺
Cu²⁺ → Cu

e ciascuna rappresenta una ossidazione o una riduzione.

Usi

Le semireazioni sono usate nel bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione con il metodo detto delle semireazioni.

Esse trovano utilizzo per descrivere i processi che avvengono nelle celle elettrochimiche ovvero in una cella di elettrolisi o in una cella galvanica.

Saper bilanciare una semireazione risulta quindi di grande importanza in quanto se si vuole determinare il potenziale di una cella elettrochimica in condizioni non standard si deve utilizzare l’equazione di Nernst.

E = E° – 0.0592/n log Q

dove n è il numero di elettroni coinvolti e Q è il quoziente di reazione.

Esempio

Si supponga ad esempio di voler calcolare il potenziale della semicella in cui avviene la semireazione di riduzione di MnO₄^– a Mn²⁺ formata da un elettrodo di platino immerso in una soluzione contenente KMnO₄ 0.345 M e MnCl₂ 0.154 M e tamponata a pH 3.25. (E° = + 1.507 V)

La semireazione bilanciata è:
MnO₄^– + 8 H⁺ + 5 e^– → Mn²⁺ + 4 H₂O
da cui si evince che il numero di elettroni n scambiati è pari a 5.

Pertanto l’equazione di Nernst vale:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log [Mn²⁺]/[MnO₄^–][H⁺]⁸

Essendo il pH della soluzione pari a 3.25 si può calcolare [H⁺]
[H⁺] = 10^-3.25 =0.000562 M

Sostituendo si ha:
E = + 1.507 – 0.0592/5 log 0.154/0.345(0.000562)⁸ = 1.203 V