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Potenziale di riduzione di una lamina di zinco

Potenziale di riduzione di una lamina di zinco immersa in una soluzione satura di fosfato di zinco

Si determini il potenziale di riduzione di una lamina di zinco immersa in una soluzione satura di fosfato di zinco Zn3(PO4)2.

Si sappia che per il fosfato di zinco Kps = 9,0 · 10-33 e che per lo zinco E°(Zn2+/Zn) = - 0,763 V.

Svolgimento dell'esercizio

L'esercizio propone il calcolo del potenziale di riduzione di una lamina di zinco immersa in una soluzione satura di fosfato di zinco.

Iniziamo con il rappresentare l'equazione chimica che descrive la reazione di riduzione dello ione zinco:

Zn2+ + 2e- → Zn

Per il calcolo del potenziale di riduzione della lamina di zinco è necessario applicare l'equazione di Nernst che, nel caso specifico, può essere scritta nel seguente modo:

Potenziale di riduzione di una lamina di zinco

in cui n corrisponde al numero di elettroni scambiati e quindi, in questo caso specifico, al valore n = 2.

Rimane da calcolare la concentrazione dello ione Zn2+ in soluzione. Il fosfato di zinco si dissocia in acqua nel seguente modo:

Zn3(PO4)2 → 3 Zn2+ + 2 PO43-

Indicando con s le mol/L di Zn3(PO4)2 che passano in soluzione, si ha che:

[Zn2+] = 3 · s

[PO43-] = 2 · s

Il prodotto di solubilità del sale vale:

Kps = [Zn2+]3 · [PO43-]2

Sostituendo a [Zn2+] il valore (3 · s) e a [PO43-] il valore (2 · s), si ha che:

Kps = (3 · s)3 · (2 · s)2

Da cui:

Kps = 27 · s3 · 4 · s2

Kps = 108 · s5

Da cui:

Solubilità fosfato di zinco

Risulta quindi che:

[Zn2+] = 3 · s = 3 · 1,53 · 10-7 = 4,59 · 10-7 mol/L

Sostituiamo infine questo valore nell'espressione del potenziale di riduzione della lamina di zinco:

Potenziale di riduzione di una lamina di zinco immersa in una soluzione satura di fosfato di zinco

Concludendo: il potenziale di riduzione di una lamina di zinco immersa in una soluzione satura di fosfato di zinco è pari a -0,950 V.

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Esercizio svolto sul calcolo del potenziale di un semielemento

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