Costante di equilibrio di una redox

Come è possibile determinare la costante di equilibrio di una reazione redox

Facendo reagire due coppie redox aventi potenziali diversi, si ha una reazione chimica che procede fino a quando i potenziali delle due coppie non risultano uguali.

In tali condizioni viene raggiunto l'equilibrio chimico.

Si consideri una generica reazione redox:

la cui costante di equilibrio è:

Siccome all'equilibrio si ha che: E_Ox1/Red1 = E_Ox2/Red2, operando alla temperatura di 25°C vale la seguente relazione:

che riordinata diventa:

da cui:

L'ultima relazione vista può essere infine scritta anche come:

Per mezzo di quest'ultima relazione è possibile calcolare la costante di equilibrio di una reazione redox.

In particolare, noti i dati dei potenziali standard di riduzione delle due sostanze (E°_Ox1/Red1 e E°_Ox2/Red2), e il numero totale di elettroni scambiati (n), è possibile determinare la K_eq della reazione redox.

Dalla relazione precedente risulta inoltre che tanto più sono diversi i potenziali di riduzione delle due sostanze, tanto maggiore è il valore della costante di equilibrio della reazione.

In prima approssimazione si può ritenere che una reazione redox proceda completamente verso i prodotti se i potenziali standard differiscono di almento 0,3 volt.

Esercizio

Calcolare a 25°C, la costante di equilibrio della reazione:

2 Cu²⁺ + 4 I⁻ ⇄ 2 CuI + I₂

sapendo che i potenziali standard di riduzione a 25°C dei due sistemi redox interessati sono rispettivamente:

E°_Cu2+/CuI = 0,85 V

E°_I2/I-= 0,536 V

Risoluzione

La reazione precedente è la somma delle due semireazioni:

(Cu²⁺ + I⁻ + e⁻ → CuI ) x 2

(2I⁻ → I₂ + 2e⁻) x 1

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2 Cu²⁺ + 4 I⁻ ⇄ 2 CuI + I₂