Come calcolare la F.e.m. di una pila

tramite: O2O
Difficoltà: difficile
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Introduzione

L'elettrochimica è una delle scienze che si sviluppano nel filone della chimica e che si occupa in massima parte di capire il movimento degli elettroni su un circuito elettrico esterno. Le problematiche che si riscontrano in questa materia sono molteplici ma una tra le più interessanti, anche per la possibilità di risolvere problemi quotidiani, c'è sicuramente il calcolo della F. E. M., acronimo che sta per Forza Elettro-Motrice. L'indice della F. E. M. È utile per calcolare l'energia di svariati elementi elettronici, tra cui uno di larghissimo uso quotidiano, ossia la pila. Trovando la F. E. M. Di una pila riusciremo a calcolare con esattezza la quantità di energia sprigionata da una pila, che ricordiamo è un'unione di due semi-celle con una polarità diversa, hanno cioè un polo positivo e uno negativo. I due poli sono connessi tra loro attraverso un ponte salino.
Dopo questa breve ma doverosa introduzione possiamo passare a vedere come si calcola la F. E. M. Di una pila con tre semplici esercizi.

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Il primo esercizio per calcolare la F. E. M. di una pila è il seguente: Ag in una soluzione 0.1M di AgNO3, e Pb in una soluzione 0.01M di Pb (NO3)2. (E°Ag /Ag= 0.800V, E°Pb2 /Pb=-0.126V). Calcoliamo l'energia sprigionata dall'elettrodo di argento: E= 0.8V 0.059*log (0.1/1)= 0.8V (-0.178)= 0.78V. Calcoliamo ora l'energia sprigionata dall'elettrodo di piombo: E= -0.126V (0.059/2)*log (0.01/1)= -0.126V- 0.059= -0.185V. Qui il catodo è l'elettrodo di argento. Quindi: f. E. M.= 0.78V- (-0.185V)= 0.965V.

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Un'altro esempio per calcolare la F. E. M. Di una pila potrebbe essere quello descritto nel prossimo esercizio. Questa volta calcoleremo la F. E. M. Di una pila composta dai due semielementi: Ag in una soluzione 0.500M di AgNO3, e Cu in una soluzione 0.1M di CuSO4 (E°Ag /Ag= 0.800V, E°Cu2 /Cu= 0.340V). Per prima cosa, calcoliamo l'energia sprigionata dall'elettrodo di Argento in questo modo: E= 0.8V 0.059*log (0.1/1)=0.8V (-0.178)= 0.78V. Ora calcoliamo l'energia sprigionata dall'elettrodo di rame: E= 0.34 (0.059/2)*log (0.1/1)=0.34V (-0.03)= 0.31V. Il catodo è rappresentato dall'elettrodo ad energia potenziale più alta; in questo caso è l'argento. Quindi: f. E. M.= 0.78V- 0.31V= 0.47V.

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Per finire vediamo anche attraverso il terzo esercizio come calcolare la F. E. M. Di una pila. In questo caso dobbiamo calcolare la F. E. M. Di una pila composta dai due semielementi: Sn in una soluzione 0.5M di SnCl2, e Zn in una soluzione 0.1M di ZnSO4. (E°Zn2 /Zn=-0.763V, E°Sn2 /Sn=-0.136V). Calcoliamo l'energia sprigionata dall'elettrodo di selenio: E= -0.763V (0.059/2)*log (0.5/1)= -0.763V (-0.0088)= -0.771V. Ora calcoliamo l'energia sprigionata dall'elettrodo di piombo: E= -0.136V (0.059/2)*log (0.1/1)= -0.136V- 0.0295= -0.1655V. Qui il catodo è l'elettrodo di piombo. Quindi: f. E. M.= -0.1655V- (-0.771V)= 0.6055.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Nel logaritmo, l'elemento che si ossida va posto come nominatore, quello che si riduce come denominatore.
  • La "n" è il rapporto tra gli elettroni dell'elemento che si ossida e lo stesso elemento che si riduce nella stessa semicella (ad es. in Pb 2 /Pb, la "n" è 2/1, ossia 2)

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