Il potenziale standard di elettrodo E^\circ è il potenziale di una semireazione redox in condizioni standard, misurato rispetto all’elettrodo standard a idrogeno. Non è un potenziale assoluto: è una grandezza relativa, definita scegliendo come riferimento:
Le tabelle riportano quasi sempre potenziali standard di riduzione. Un valore più alto indica maggiore tendenza della specie a ridursi, quindi maggiore forza ossidante nella coppia redox considerata.
Condizioni standard
Le condizioni standard elettrochimiche usano attività unitaria per soluti ideali, gas a pressione standard e solidi o liquidi puri con attività pari a 1. In pratica, nei problemi elementari si usa spesso:
| Specie | Convenzione standard |
|---|---|
| soluti | attività a=1, approssimata spesso da 1\ \mathrm{mol/L} |
| gas | pressione standard specificata, spesso 1\ \mathrm{bar} |
| solidi e liquidi puri | attività a=1 |
| temperatura | di solito 25^\circ\mathrm{C}, se non diversamente indicato |
Poiché il potenziale dipende dalla temperatura e dalla composizione, E^\circ non va confuso con il potenziale reale della cella fuori standard.
Uso nei calcoli di cella
Per una cella galvanica:
Il catodo è la semireazione di riduzione; l’anodo è la semireazione di ossidazione. Se si usano tabelle di potenziali di riduzione, si sottrae il potenziale della coppia che viene ossidata.
La spontaneità standard è collegata all’energia libera:
Se E^\circ_{\text{cella}}>0, allora \Delta G^\circ<0 e la reazione globale è spontanea in condizioni standard.
Errori comuni
- Moltiplicare E^\circ per i coefficienti stechiometrici: il potenziale non è una grandezza estensiva.
- Cambiare segno a un potenziale senza controllare se la tabella riporta già la semireazione di riduzione.
- Concludere la spontaneità reale usando solo E^\circ quando le concentrazioni non sono standard.
- Dimenticare che solidi e liquidi puri non compaiono nel quoziente di reazione.
Fuori dalle condizioni standard si passa all’equazione di Nernst, che corregge il potenziale tramite il quoziente di reazione.
Vedi anche: Cella galvanica, Ossidoriduzione, Elettrochimica, Equazione di Nernst, Energia libera di Gibbs.