Le reazioni di ossidoriduzione
Sono reazioni chimiche in cui si ha una forte variazione di carica
nell’intorno di alcuni atomi passando dai reagenti ai prodotti,
generalmente dovuta ad una variazione del tipo di legame:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Numero o grado di ossidazione: rappresenta la carica reale o
formale che acquista un atomo quando si attribuiscono gli elettroni
di legame all’atomo più elettronegativo
Valenza ≠ Numero di ossidazione
Elemento
Valenza
N.O.
C nel composto CO
2
+2
C nel composto CO2
4
+4
C nel composto CH4
4
-4
C nel composto CH3OH
4
-2
O nel composto H2O2
2
-1
Regole per il calcolo del N.O.
1-il grado di ossidazione degli ioni monoatomici nelle sostanze
di tipo ionico è uguale alla carica elettrica dello ione:
Na+ N.O. = +1
Ca2+ N.O. = +2
Cl N.O. = -1
-N.O. = -2
S
2-il numero di ossidazione di una sostanza (molecola, metallo)
allo stato elementare è pari a 0:
Na, Mg, O2, F2, Cl 2, O3, ...
N.O. = 0
Nei composti:
1- l’ossigeno ha generalmente N.O. pari a –2: soltanto nei perossidi ha N.O.
pari a –1 e N.O. +2 nel fluoruro di ossigeno (OF2).
-2
-1
K2O
H2O2
2- l’idrogeno ha N.O. +1; soltanto negli idruri ha N.O. pari a –1:
+1
-1
NaH
HCl
3- il fluoro ha sempre N.O. pari a –1:
-1
HF
4- il N.O. dei metalli alcalini vale sempre +1:
+1
Na2SO4
5- il N.O. dei metalli alcalino-terrosi vale sempre +2:
+2
Mg(NO3)2
6- B e Al hanno N.O. +3; Zn e Cd hanno N.O. +2:
+3
+3
Na3BO3
Al 4(SiO4)3
+2
ZnS
+2
CdCl 2
7- In una molecola neutra la somma algebrica dei gradi di ossidazione deve
avere valore nullo.
H2SO4
N.O. dello S?
+1 x -2
H2SO4
pertanto 2 ⋅ (+1) + x + 4 ⋅ (-2) = 0
⇒
x = +6 = N.O. dello zolfo
8- Negli ioni pluriatomici la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli
atomi deve assumere valore uguale alla carica elettrica dello ione.
-
HCO3
N.O. del C?
+1 x -2 -
HCO3
pertanto 1 ⋅ (+1) + x + 3 ⋅ (-2) = - 1
⇒
x = +4 = N.O. del carbonio
9- Per il calcolo del numero di ossidazione non devono essere considerati i legami tra
atomi uguali:
- acido tiosolforico:
_-1
H S
+1
+1
-2
_
H O
_-1
H S
+1
+5
S
-2
O
-2
O
-2
+5
O
_-2 S -2
H O
O
+1
- aldeide acetica:
H
O
_ _
H C C
H
H
+1
H
+1
-3
H_C
H
+1
-2
+1
C
O
H
+1
• un elemento si ossida quando il suo grado di ossidazione
aumenta
• un elemento si riduce quando il suo grado di ossidazione
diminuisce
⇓
- ossidazione = perdita di elettroni
- riduzione = acquisto di elettroni
Schema di reazione redox:
RED1 + OX2
RED = forma ridotta della sostanza
OX = forma ossidata della sostanza
OX1 + RED2
Riducente: la sostanza che causa la riduzione di un’altra specie chimica
e si ossida (perdendo elettroni)
RED1
Ossidante: la sostanza che fa ossidare un’altra specie chimica e si
riduce (acquistando elettroni da quest’ultima)
OX2
Il numero di unità di grado di ossidazione acquistate dall’elemento
che si ossida deve essere uguale al numero di unità di grado di
ossidazione perdute dall’elemento che si riduce.
⇒ gli elettroni ceduti dalla specie chimica che si è ossidata devono
essere acquistati dalla specie chimica che si è ridotta
il metodo diretto
il metodo delle semireazioni
Metodi di bilanciamento:
Metodo diretto
KMnO4 + SnSO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Sn(SO4)2 + H2O
⇓
+7
+4
+2
+2
K2SO4 + MnSO4 + Sn(SO4)2 + H2O
KMnO4 + SnSO4 + H2SO4
manganese: specie ossidante
stagno: specie riducente
+7
Mn + 5 e
Sn - 2 e
+2
2KMnO4
+ 5SnSO4 + H2SO4
+2
Mn
+4
Sn
K2SO4 + 2MnSO4 + 5Sn(SO4)2 + H2O
metodo delle semireazioni
Occorre scrivere i vari composti in forma ionica e, dopo aver eliminato gli
ioni comuni ai due membri di reazione, scomporre la reazione redox in due
semireazioni:
KMnO4 + SnSO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Sn(SO4)2 + H2O
⇓
-
MnO4
+
Sn++
+
Mn++
H+
+
Sn4+
+
H2O
⇓
ossidante
+7
MnO4- +
+2
Sn2+
riducente
- 2
prodotto di riduzione dell'ossidante
H+ + 5
e-
e-
+2
Mn++
+
H2O
+4
Sn4+
prodotto di ossidazione del riducente
Si esegue un bilancio di carica e di massa:
+7
MnO4- + 8H+ + 5
+2
Sn2+
_
e-
e-
+2
+4
2 e-
+ 4H2O
Sn4+
MnO4 + 8H+ + 5
_
Mn++
+4
2 e-
+7
Sn2+
+2
+2
Mn++
Sn4+
+ 4H2O
x2
x5
⇓
2MnO4
+
16H+
+ 5Sn2+
2Mn2+
+ 5Sn4+ + 8H2O
Reazioni di dismutazione o disproporzionamento
Lo stesso elemento in parte si ossida e in parte si riduce
Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO3 + H2O
0
+1e
0
-5e
Cl 2
Cl 2
-1
Cl
-
+5
Cl
1
5
⇓
Cl2 + NaOH → 5NaCl + 1NaClO3 + H2O
⇓
3Cl2 + NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
⇓
3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
