Ossidoriduzioni ed elettrochimica: pile ed elettrolisi

Le reazioni di ossidoriduzione sono presenti ovunque, dalle batterie dei telefoni alla ruggine, dalla respirazione cellulare alla produzione industriale dei metalli. Nel programma di chimica del liceo l'elettrochimica è il punto in cui le redox diventano misurabili: si calcolano potenziali, correnti e masse. Questo materiale ti aiuta a ripassare l'argomento con esercizi concreti; il concetto generale di numero di ossidazione e di agente ossidante è dato per acquisito ed è trattato nel materiale sulle reazioni chimiche della stessa categoria.

Si parte dal calcolo del numero di ossidazione in composti e ioni come il permanganato, il dicromato o l'acido solforico, e dal riconoscimento della specie che si ossida e di quella che si riduce in una reazione data. Poi il bilanciamento con il metodo delle semireazioni in ambiente acido: pareggiare gli elettroni scambiati, bilanciare l'ossigeno con l'acqua e l'idrogeno con gli ioni ${\text{H}}^{+}$, controllare le cariche.

La parte centrale riguarda le pile: la pila Daniell con anodo, catodo, segno dei poli, verso degli elettroni e ruolo del ponte salino; i potenziali standard di riduzione, il calcolo della forza elettromotrice e la previsione della spontaneità di una reazione. Segue l'elettrolisi, con il confronto tra cella galvanica e cella elettrolitica, l'elettrolisi del cloruro di sodio fuso e le leggi di Faraday per calcolare la massa depositata da una corrente. Chiude il percorso la corrosione del ferro e la protezione con un metallo sacrificale.

Il materiale offre un quiz con domande di calcolo e di previsione, tutte con i dati scritti nel testo e una spiegazione passo per passo; un mazzo di flashcard con le regole da ricordare; una prova scritta da stampare con otto esercizi da svolgere a mano, dal bilanciamento di una redox a un calcolo con le leggi di Faraday; e un'interrogazione orale in cui l'esaminatore ti fa una domanda alla volta e ti chiede di giustificare i passaggi.

Il livello è quello dell'ultimo anno di liceo. Gli esercizi sono originali e pensati per l'allenamento: i distrattori riproducono gli errori più comuni, come dimenticare che nel dicromato gli atomi di cromo sono due, invertire anodo e catodo, moltiplicare un potenziale per un coefficiente o dimenticare il numero di elettroni nel calcolo di Faraday.

• Calcolare il numero di ossidazione di un elemento in un composto o in uno ione
• Bilanciare una redox in ambiente acido con il metodo delle semireazioni
• Descrivere una pila e calcolarne la forza elettromotrice dai potenziali standard
• Prevedere la spontaneità di una reazione redox
• Distinguere pila ed elettrolisi e applicare le leggi di Faraday
• Spiegare la corrosione del ferro e la protezione con un metallo sacrificale

Materiale di esercitazione elaborato da Zestly.