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Copertina
Paolo Pistarà Principi di Chimica Moderna
© Istituto Italiano Edizioni Atlas 2011
1
CAPITOLO
Le reazioni di ossido-riduzione
20
Indice
1. Reazioni di ossido-riduzione
2. Numeri di ossidazione
3. Reazioni di ossido-riduzione in soluzione
4. Come riconoscere le reazioni di ossido-riduzione
5. Bilanciamento delle reazioni redox: metodo del numero di ossidazione
6. Bilanciamento delle reazioni redox: metodo delle semireazioni (o metodo
ione-elettrone)
7. Reazioni di disproporzione (o di dismutazione)
Mappa concettuale: Ossidazione e riduzione
8. Calcoli nelle reazioni redox
9. Reattività degli elementi: competizione per gli elettroni
Mappa concettuale: Le reazioni di ossido-riduzione
Paolo Pistarà Principi di Chimica Moderna
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1 Reazioni di
ossido-riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Le reazioni chimiche che portano alla formazione di composti ionici sono reazioni di
ossido-riduzione e avvengono con trasferimento di elettroni.
Una reazione in cui una specie chimica, atomo o ione, perde elettroni è detta di
ossidazione.
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1 Reazioni di
ossido-riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Una reazione in cui una specie chimica, atomo o ione, acquista elettroni è detta di
riduzione.
Una ossidazione si verifica sempre contemporaneamente ad una riduzione: reazioni
di questo tipo sono dette di ossido-riduzione o reazioni redox.
Nelle reazioni chimiche che portano alla formazione di composti covalenti non si
verifica trasferimento di elettroni. In questi composti il doppietto elettronico condiviso
è più spostato verso l’atomo più elettronegativo.
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2 Numeri di ossidazione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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A ciascun atomo di una molecola o di uno ione si assegna un numero (positivo o
negativo), il numero di ossidazione (n.o.) che è in relazione con la perdita o
l’acquisto reale o apparente di elettroni rispetto all’atomo isolato.
I numeri di ossidazione permettono di seguire il trasferimento degli elettroni durante
una reazione.
È possibile assegnare il numero di ossidazione ad un atomo in un composto
applicando semplici regole.
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2 Numeri di ossidazione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
NUMERI DI OSSIDAZIONE DEGLI ELEMENTI.
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3 Reazioni di ossidoriduzione in soluzione
L ’ammoniaca e la candeggina
(soluzione di ipoclorito di sodio)
non
devono
mai
essere
miscelati perché reagiscono
formando cloramina (NH2Cl), un
gas molto pericoloso.
NH3 + ClO−  NH2Cl + OH−
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CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
L’acido muriatico (soluzione di
HCl) e la candeggina non
devono mai essere miscelati
perché reagiscono formando
cloro, un gas molto pericoloso.
2H+ + ClO− + Cl−  Cl2 + H2O
PAG.
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Il ferro reagisce con l ’ acido
cloridrico con formazione di
idrogeno e di una soluzione di
FeCl2.
Fe + 2 H+  Fe2+ + H2
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3 Reazioni di ossidoriduzione in soluzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Il concetto di numero di ossidazione conduce ad una definizione operativa dei termini
ossidazione e riduzione.
riduzione
0
+1
+2
0
Fe(s) + 2 H+(aq)  Fe2+(aq) + H2(g)
ossidazione
Una semireazione in cui un atomo aumenta il numero di ossidazione è detta di
ossidazione.
Una semireazione in cui un atomo abbassa (diminuisce) il numero di ossidazione è
detta di riduzione.
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4 Come riconoscere le
reazioni di ossido-riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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Se vi è variazione del numero di ossidazione di due differenti elementi una reazione è
detta di ossido-riduzione.
In una reazione redox è detta:
- riducente la specie chimica che rilascia elettroni e provoca la riduzione di un’altra
specie chimica.
- ossidante la specie chimica che acquista elettroni e provoca l’ossidazione di un’altra
specie chimica
0
Cu(s)
agente riducente
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+1
+
+2
0
2 Ag+(aq)  Cu2+(aq) + 2 Ag(s)
agente ossidante
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5 Bilanciamento
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
delle reazioni redox: metodo
del numero di ossidazione
Per il bilanciamento segui i seguenti passaggi:
a. Assegna i numeri di ossidazione agli atomi.
b. Traccia un ponte tra gli atomi che hanno variato il numero di ossidazione.
c. Uguaglia gli elettroni ceduti e acquistati.
d. Bilancia la reazione in termini di massa.
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6 Bilanciamento
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
delle reazioni redox: metodo
delle semireazioni (o metodo
ione-elettrone)
Per le reazioni di ossido-riduzione in soluzione acquosa è conveniente eseguire il
bilanciamento con il metodo delle semireazioni.
Per il bilanciamento segui i seguenti passaggi:
a. Scrivi la reazione da bilanciare in forma ionica netta e assegna i numeri di
ossidazione.
b. Scrivi separatamente le due semireazioni di ossidazione e di riduzione.
c. Bilancia la carica ionica addizionando ioni H+ (soluzione acida) o ioni OH
(soluzione basica).
d. Bilancia gli atomi di idrogeno addizionando molecole di H2O.
e. Moltiplica ciascuna semireazione per un appropriato numero intero in modo che
gli elettroni ceduti siano uguali a quelli acquistati.
f. Somma le due semireazioni e cancella le specie identiche.
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7 Reazioni di disproporzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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(o di dismutazione)
Nelle reazioni di disproporzione la stessa sostanza subisce sia l’ossidazione che
la riduzione.
0
Cl2
+1
+ 2 OH−  ClO−
cloro
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ione ipoclorito
−1
+
Cl−
+
H2 O
ione cloruro
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Mappa concettuale:
Ossidazione e riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Una reazione REDOX consiste di
due semireazioni
OSSIDAZIONE
Agente
riducente
RIDUZIONE
Gli atomi rilasciano
elettroni
Gli atomi acquistano
elettroni
Il numero di ossidazione
aumenta
Il numero di ossidazione
diminuisce
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Agente
ossidante
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8 Calcoli nelle reazioni redox
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Per conoscere la quantità di un ossidante o di un riducente di una soluzione si
esegue una titolazione.
Nelle reazioni redox i calcoli possono essere risolti applicando il concetto di mole o
quello di equivalente.
Se si applica il concetto di equivalente si esegue la seguente uguaglianza:
equivalenti dell’ossidante = equivalenti del riducente
Se si conosce la massa (g) di una sostanza:
massa (g)
equivalenti =
massa equivalente
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8 Calcoli nelle reazioni redox
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
Per massa equivalente di un ossidante o di un riducente s’intende la massa molare
della sostanza diviso il numero degli elettroni che appare nella semireazione
corrispondente.
La relazione che intercorre tra molarità (M) e normalità (N) è:
N=Mz
dove z è il numero degli elettroni ceduti o acquistati da una specie chimica nella
semireazione interessata.
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9 Reattività degli elementi:
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
competizione per gli elettroni
Le reazioni di ossido-riduzione possono essere considerate come una competizione
tra due reagenti per il possesso degli elettroni.
È possibile costruire una scala in cui gli ioni dei metalli sono disposti secondo la loro
capacità decrescente ad acquistare elettroni.
Per via sperimentale si trova che:
Ag+  Cu2+  Zn2+
scala di riduzione
Se, invece, si considera la capacità degli elementi a cedere elettroni, cioè ad
ossidarsi, la scala diventa:
Zn  Cu  Ag
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scala di ossidazione
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Mappa concettuale: Le
reazioni di ossido-riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
PAG.
NUMERO DI OSSIDAZIONE
Un numero di ossidazione assegnato a ciascun elemento
di un composto al fine di seguire il trasferimento degli
elettroni durante una reazione
LE REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE
Sono discusse in termini di
variazione del numero di
ossidazione di ciascun reagente
CALCOLI
NELLE
REAZIONI REDOX
Si può applicare il
metodo delle moli o
quello degli equivalenti
Reattività degli
elementi
Capacità degli atomi o
degli ioni di acquistare
o cedere elettroni
BILANCIAMENTO DELLE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
Si utilizza il metodo del numero di ossidazione o delle
semireazioni
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