Calcolare il potenziale di un elettrodo di zinco immerso in una soluzione satura di idrossido di zinco. Il pH della soluzione è 13 pre la presenza di un tampone. La temperatura è 25 °C.
Soluzione:
L’idrossido di zinco è una specie poco solubile (Kps = 4.8*10-17). La sua dissociazione è quindi all’equilibrio, e non completa: Zn(OH)2 ↔ Zn2+ + 2 OH–
La presenza di un tampone a pH 13 rende la soluzione molto basica, e la concentrazione degli ioni OH– dovuti al tampone è quindi elevata.
pOH = 14 – pH = 1
[OH–] = 10-pOH = 0.10 M
Per l’effetto dello ione OH– già presente in soluzione, e in comune con l’idrossido, la solubilità di quest’ultimo diminuisce. In prima approssimazione (e il valore piccolo di Kps garantisce che l’errore commesso è trascurabile) possiamo supporre che la quantità di OH– liberati dall’idrossido sia trascurabile rispetto alla quantità prodotta dal tampone. Se consideriamo la formula del Kps
Kps = [Zn2+]*[OH–]2
e isoliamo [Zn2+] = Kps / [OH–]2 = 4.8*10-17 / 0.12 = 4.8*10-15 M
abbiamo una conferma della correttezza dell’approssimazione fatta.
Ora dobbiamo calcolare il potenziale. Avendo un elettrodo di zinco immerso in questa soluzione, la semireazione da considerare è Zn2+ + 2 e– → Zn (E° = -0.76 V).
Il potenziale reale può essere calcolato dall’equazione di Nernst, che per questa semireazione ha la forma: E = E° – 0.0592/2 * log ( 1 / [Zn2+] ) = -0.76 – 0.0592/2 * log ( 1 / 4.8*10-15) = -1.18 V
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