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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. Ossidanti e riducenti nelle reazioni redox
6. Bilanciamento delle reazioni redox: metodo del numero di ossidazione
7. Bilanciamento delle reazioni redox: metodo delle semireazioni
8. 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
© Istituto Italiano Edizioni Atlas
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1 Reazioni di
ossido-riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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
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
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
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
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
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
Una reazione è detta di ossido-riduzione se vi è variazione del numero di ossidazione di
due differenti elementi che partecipano alla reazione.
La reazione tra magnesio e cloro che dà cloruro di magnesio è una reazione di ossidoriduzione perché sia il magnesio che il cloro variano il loro numero di ossidazione.
0
Mg
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0
+
+2
–1
Cl2  Mg2+ + 2 Cl–
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CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
5 Ossidanti e riducenti
nelle reazioni redox
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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6 Bilanciamento
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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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7 Bilanciamento
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
delle reazioni redox: metodo
delle semireazioni
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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8 Reazioni di disproporzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
(o di dismutazione)
Nelle reazioni di disproporzione la stessa sostanza subisce sia l’ossidazione che la
riduzione.
0
Cl2
cloro
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+1
+ 2 OH−  ClO−
ione ipoclorito
−1
+
Cl−
+
H2 O
ione cloruro
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Mappa concettuale:
Ossidazione e riduzione
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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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9 Calcoli nelle reazioni redox
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
Per conoscere la quantità di un ossidante o di un riducente di una soluzione si
esegue una titolazione.
In una reazione redox, quando si raggiunge il punto equivalente, conoscendo il
volume e la molarità del titolante, si calcolano le moli corrispondenti.
Quindi si usa il fattore stechiometrico per calcolare la quantità in moli dell’altra
sostanza.
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9 Calcoli nelle reazioni redox
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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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9 Calcoli nelle reazioni redox
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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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10 Reattività degli elementi:
CAPITOLO 20. LE REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE
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
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
CALCOLI
NELLE
REAZIONI REDOX
Si può applicare il
metodo delle moli o
quello degli equivalenti
LE REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE
Sono discusse in termini di
variazione del numero di
ossidazione di ciascun reagente
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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