Presentazione standard di PowerPoint

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• L'elettrochimica si occupa dei processi che
  coinvolgono il trasferimento di elettroni le
  reazioni di ossido-riduzione (dette comunemente
  redox).
• In particolare, essa tratta due problemi
• come produrre elettricità da una reazione chimica
  spontanea (ad esempio in una pila)
• come provocare una reazione chimica non
  spontanea, fornendo elettricità (ad esempio nel
  processo elettrolitico).

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Conduttori di prima classe tipicamente
metallici, in cui il passaggio di corrente
avviene senza trasporto di materia, ma attraverso
un flusso di elettroni Conduttori di seconda
classe In cui il passaggio di corrente avviene
con trasferimento di materia ad es. soluzioni
elettrolitiche.
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• In molte applicazioni il sistema di reazione è
  contenuto in una cella e una corrente elettrica
  entra o esce dagli elettrodi.
• Esistono due tipi di celle elettrochimiche
• Celle elettrolitiche sono quelle nelle quali
  lenergia elettrica fornita da una sorgente
  esterna fa avvenire delle reazioni chimiche non
  spontanee
• Celle voltaiche sono quelle nelle quali delle
  reazioni chimiche spontanee producono elettricità
  e la forniscono ad un circuito esterno.

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Gli elettrodi sono superfici sulle quali
avvengono semi-reazioni di ossidazione o di
riduzione. Essi possono o non possono prendere
parte alle reazioni. Quelli che non reagiscono
sono chiamati elettrodi inerti. A prescindere
dal tipo di cella gli elettrodi sono identificati
come segue Il catodo è definito come lelettrodo
sul quale avviene la riduzione in quanto degli
elettroni sono acquistati da qualche
specie. Lanodo è lelettrodo sul quale avviene
lossidazione poiché degli elettroni sono ceduti
da qualche specie.
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(No Transcript)
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Gli ioni positivi o cationi migrano verso il polo
in cui avvengono processi riduttivi,
convenzionalmente detto catodo Gli ioni negativi
o anioni migrano verso il polo in cui avvengono i
processi ossidativi, chiamato anodo.

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Elettrolisi del cloruro di sodio fuso
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Elettrolisi del cloruro di sodio acquoso
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Elettrolisi dellacqua (soluzione acquosa di
solfato di sodio)
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(No Transcript)
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ANODO
CATODO
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(No Transcript)
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Una pila elettrica (o cella elettrochimica o
cella voltaica) è un dispositivo che permette di
trasformare l'energia chimica liberata da una
reazione esoergonica di ossidoriduzione in
energia elettrica.
L'elettrodo su cui avviene la semireazione di
ossidazione è detto anodo. L'anodo è l'elettrodo
negativo della pila L'elettrodo su cui avviene
la semireazione di riduzione è detto catodo. Il
catodo è l'elettrodo positivo della pila.
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(No Transcript)
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POTENZIALE DI OSSIDO-RIDUZIONE standard Per
coppia REDOX di un elemento o di un composto
sintende la coppia formata dalla forma ossidata
e da quella ridotta dell'elemento o composto.
E un valore relativo è stata scelta come
coppia di riferimento la coppia dellidrogeno che
ha valore 0 H e- ? 1/2 H2 (Pt) Si indica con
il simbolo Eo, si misura a 25C e a pH 7, ed
indica la tendenza di una coppia REDOX a cedere o
acquistare elettroni. Tanto più è negativo il Eo
tanto maggiore è la tendenza della coppia a
cedere elettroni
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• Per soluzioni non troppo concentrate, la
  relazione si può esprimere attraverso le
  concentrazioni
• In condizioni standard (25 C) e passando al
  logaritmo in base 10 l'equazione prende la forma
• dove
• red è la concentrazione dell'agente ossidante
  (la specie ridotta)
• ox è la concentrazione dell'agente riducente
  (la specie ossidata).

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• dove
• R è la costante universale dei gas, uguale a
  8,3145 J K-1 mol-1 o 0.082057 L atm mol-1 K-1
• T è la temperatura assoluta
• F è la costante di Faraday, uguale a
  9.6485309104 C mol-1
• n è il numero di elettroni trasferiti nella
  semireazione.

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• Pila a concentrazione
• L'equazione di Nerst suggerisce che per creare
  una differenza di potenziale non è necessario che
  nelle due semicelle avvengano reazioni diverse.
  Infatti il potenziale di una semicella è funzione
  delle concentrazioni delle specie che vi prendono
  parte. Dunque possiamo costrure una pila in cui
  le due semicelle differisono solo per la diversa
  concentrazione delle specie.
• In generale, data una pila Me / Men (c1) // Men
  (c2) / Me con c1 ? c2, si ha che il polo positivo
  è quello con concentrazione maggiore e, di
  conseguenza, il polo negativo quello con
  concentrazione minore, altrimenti dall'equazione
  di Nernst risulterebbe una differenza di
  potenziale negativa. Svolgendo i calcoli si
  arriva alla seguente equazione
• dove l'ultima uguaglianza vale in condizioni
  standard.

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La riossidazione del NAD ridotto e la sintesi di
ATP

• La riossidazione del NAD ridotto (NADHH)
  avviene mediante trasferimento degli idrogeni
  allossigeno con formazione di acqua.
• NADHH 1/2 O2 ? NADH2O
• É una reazione di ossido-riduzione nel corso
  della quale viene riossidato il NAD (da NADHH a
  NAD) e lossigeno (1/2 O2) viene ridotto ad
  acqua.

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Il potenziale di ossido riduzione standard

• Per coppia redox si intende un elemento o un
  composto sia nella forma ossidata che nella forma
  ridotta.
• Nel caso della reazione di riossidazione del NAD
  con ossigeno le due coppie redox saranno

potenziale di ossidoriduzione standard indica la
tendenza di una coppia redox a cedere o ad
acquistare elettroni. (in biochimica viene
calcolato a 25C e a pH 7 ed indicato con il
simbolo E'o) Per costruire una scala di
potenziali di ossido riduzione per tutte le
coppie redox è stata scelto un riferimento la
coppia redox dell'idrogeno alla quale è stato
assegnato il valore 0 H e- ? 1/2 H2 (Pt)
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Il potenziale di ossido riduzione standard

• Potenziale di ossido-riduzione standard (Eo)
• differenza di potenziale tra la semicella di
  prova contenete concentrazione 1M della coppia
  redox in esame e la semicella di riferimento
  (elettrodo ad idrogeno).
• In biochimica Eo a 25C e a pH7
• Tanto più negativo è il potenziale di
  ossido-riduzione tanto maggiore sarà la tendenza
  a cedere elettroni.

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Il potenziale di ossido riduzione standard

• Conoscendo il ?Eo è possibile calcolare la
  variazione di energia libera standard (?G)
  associata al flusso di elettroni dal NAD
  allossigeno.
• DG -n F ?E
• n numero di elettroni coinvolti
• F costante di Faraday
• Il valore ?E 1,14 volt corrisponde ad un ?G di -
  52.11 Kcal per mole di NADH riossidato.
• lenergia liberata durante il trasferimento di 2
  elettroni dal NADHH allossigeno (52.11 Kcal)
  permette la sintesi di 3 molecole di ATP
• energia 3 X 7.5 Kcal 22.5 Kcal
• La resa del processo di fosforilazione
  ossidativa risulta del 43 (22.5 / 52.11 X 100).

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Non si tratta di un trasferimento diretto degli
elettroni dal NADHH allossigeno Tra il
NADHH e lossigeno sono interposte una serie di
coppie redox (trasportatori di elettroni) a
potenziale redox progressivamente crescente. Il
salto di potenziale redox di 1.14 volt è quindi
suddiviso in una serie di salti minori e
lenergia viene liberata gradualmente durante il
trasporto degli elettroni lungo questa sequenza
di coppie redox. Questa serie di coppie redox a
potenziale crescente viene chiemata catena di
trasporto degli elettroni mitocondriale o
catena respiratoria mitocondriale.
Considerando, infatti, il consumo di ossigeno
(che viene ridotto in acqua) la catena
respiratoria rappresenta lessenza del fenomeno
della respirazione cellulare (consumo di
ossigeno).