Le reazioni redox: risposte

L’esercizio proposto: Considera le seguenti equazioni non bilanciate, alcune sono reazioni di ossidoriduzione e altre no. Bilanciale. Per ciascun caso indica se si tratta di una reazione redox e, in caso affermativo, quale elemento si è ridotto, quale si è ossidato, qual è l’agente ossidante e qual è quello riducente.

a) BaCl2 + Na2SO4 → NaCl + BaSO4

b) H2 + N2 → NH3

c) C + H2O → CO + H2

d) AgNO3 + FeCl3 → AgCl + (FeNO3)3

e) H2O2 + PbS → PbSO4 + H2O

f) HNO3 + H3PO3 → NO + H3PO4 + H2O

Confronta con le tue risposte.

a) bilanciata: BaCl2 + Na2SO42NaCl + BaSO4

Non è una reazione di ossidoriduzione, gli atomi nei prodotti non hanno cambiato il loro n.o. rispetto a quello dei reagenti.

b) bilanciata: 3H2 + N22NH3

Sì, è una reazione di ossidoriduzione. H si ossida quindi è l’agente riducente, N si riduce quindi è l’agente ossidante.

c) è già bilanciata: C + H2O → CO + H2

Sì, è una reazione di ossidoriduzione. C si ossida perciò è l’agente riducente, e N si riduce, è l’agente ossidante.

d) bilanciata: 3AgNO3 + FeCl33AgCl + (FeNO3)3

Non è una reazione di ossidoriduzione.

e) bilanciata: 4H2O2 + PbS → PbSO4 + 4H2O

Sì, è una reazione di ossidoriduzione. S si ossida perciò è l’agente riducente, e O si riduce, è l’agente ossidante.

f) bilanciata: 2HNO3 + 3H3PO32NO + 3H3PO4 + H2O

Sì, è una reazione di ossidoriduzione. P si ossida perciò è l’agente riducente, e N si riduce, è l’agente ossidante.

Alcune regole fondamentali da ricordare:

L’H ha sempre numero di ossidazione +1, tranne negli idruri dei metalli alcalini, ad es. NaH e negli idruri dei metalli alcalino-terrosi, ad es. CaH2. In questi casi il n.o. è -1.

L’O ha sempre n.o. -2, tranne nei perossidi, ad es. H2O2 , IN cui è -1 e nei superossidi, ad es. KO2 , in cui il n.o. è -1/2, oppure in F2O in cui è +2.

I metalli alcalini hanno sempre n.o. +1.

I metalli alcalino-terrosi hanno sempre n.o. +2.

Il F ha n.o. -1.

L’Al ha n.o. +3.

Lo Zn ha n.o. +2.

Identificare e bilanciare le reazioni redox

Un post di qualche anno fa ha già introdotto e spiegato come bilanciare le reazioni di ossidoriduzione (Introduzione alle reazioni redox e al loro bilanciamento). Ritengo utile ritornare sull’argomento e proporre qualche esercizio.

Le reazioni di ossidoriduzione comportano sempre un trasferimento di elettroni da uno o più atomi ad altri. Chi arriva a quest’argomento deve già sapere cos’è il numero di ossidazione, cioè il numero di elettroni che l’elemento impegna nella formazione dei legami di uno specifico composto. Deve anche conoscere le regole per l’assegnazione dei numeri di ossidazione (vedi il post Numero di ossidazione).

Per riconoscere le reazioni di ossidoriduzione bisogna analizzare il numero di ossidazione degli atomi nei reagenti e quello dei corrispondenti atomi nei prodotti. Anche le reazioni più semplici possono essere di ossidoriduzione. Ad esempio la combinazione diretta del sodio col cloro per produrre cloruro di sodio può essere schematizzata così:

2Na + Cl2 → 2NaCl

Nei reagenti ciascun atomo di sodio ha numero di ossidazione (n.o.) zero, mentre nel prodotto il n.o. del sodio è +1. Anche l’atomo di cloro come reagente ha n.o. zero, ma nel prodotto il cloro ha n.o. 1. Poiché è avvenuto un cambiamento del numero di ossidazione, c’è stato un trasferimento di elettroni ed è avvenuta una reazione di ossidoriduzione.

2Na0 + Cl20 → 2Na+Cl

Un acquisto di elettroni segnala che la sostanza è stata ridotta, al contrario, una perdita di elettroni segnala che la sostanza è stata ossidata. Nell’equazione proposta come esempio il n.o. del sodio è passato da 0 a +1 quindi è stato perso un elettrone e l’atomo di sodio si è ossidato. Invece il n.o. del cloro è passato da 0 a -1, quindi c’è stato l’acquisto di un elettrone e l’atomo di cloro si è ridotto. Si dice anche che il sodio è l’agente riducente perché ha ridotto un’altra sostanza, invece il cloro è l’agente ossidante perché ha ossidato il sodio.

Altro esempio:

16H+ + 2MnO4 + 5C2O42- → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2

Il manganese è passato da n.o. +7 a +2 acquistando cinque elettroni, perciò si è ridotto. Quindi lo ione permanganato MnO4 è l’agente ossidante perché contiene il manganese. Il carbonio ha modificato il suo n.o. da +3 a +4, perdendo un elettrone, perciò si è ossidato. Quindi lo ione ossalato C2O42- che contiene carbonio è l’agente riducente.

Esercizio proposto: Considera le seguenti equazioni non bilanciate, alcune sono reazioni di ossidoriduzione e altre no. Bilanciale. Per ciascun caso indica se si tratta di una reazione redox e, in caso affermativo, quale elemento si è ridotto, quale si è ossidato, qual è l’agente ossidante e qual è quello riducente.

a) BaCl2 + Na2SO4 → NaCl + BaSO4

b) H2 + N2 → NH3

c) C + H2O → CO + H2

d) AgNO3 + FeCl3 → AgCl + (FeNO3)3

e) H2O2 + PbS → PbSO4 + H2O

f) HNO3 + H3PO3 → NO + H3PO4 + H2O

[Le risposte saranno proposte in un post successivo]