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Introduzione alle reazioni REDOX (Svolgimento esercizio 5)

3Na + Sb3+ → 3Na+ + Sb

Il Sodio (Na) aumenta il proprio stato d’ossidazione passando da +0 a +1. Questo è possibile solo attraverso la perdita di un elettrone. Pertanto, il Sodio (Na) è la specie che si ossida e come visto nel capitolo Introduzione alle reazioni REDOX  anche la specie riducente.

L’Antimonio (Sb) diminuisce il proprio stato d’ossidazione passando da +3 a 0. Questo è possibile solo attraverso l’acquisto di tre elettroni. Pertanto, lo ione Sb3+ è la specie che si riduce e anche la specie ossidante.

L’atomo di Sodio perde un elettrone. Tuttavia, nella reazione sono coinvolti tre atomi di Sodio che complessivamente perdono tre elettroni. Questi vengono trasferiti a uno ione Sb3+.

Pertanto, il numero di elettroni scambiati nella reazione è pari a 3.

Soluzione:

Na specie che si ossida e specie riducente;

Sb3+ specie che si riduce e specie ossidante;

Tre elettroni complessivi scambiati.

Introduzione alle reazioni REDOX (Svolgimento esercizio 4)

2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2

L’Alluminio (Al) aumenta il proprio stato d’ossidazione passando da +0 a +3. Questo è possibile solo attraverso la perdita di tre elettroni. L’Alluminio (Al) è la specie che si ossida e come visto nel capitolo Introduzione alle reazioni REDOX  anche la specie riducente.

Lo ione Idrogeno (H+) diminuisce il proprio stato d’ossidazione passando da +1 a 0 negli idrogeni che compongono la molecola di H2. Questo è possibile solo attraverso l’acquisto di un elettrone. Pertanto, lo ione H+ è la specie che si riduce e anche la specie ossidante.

L’atomo di Alluminio  perde tre elettroni. Tuttavia, nella reazione sono coinvolti due atomi di Alluminio che complessivamente perdono sei elettroni. Questi vengono trasferiti a sei ioni Idrogeno (H+) che vanno a costituire tre molecole di Idrogeno molecolare (H2).

Pertanto, il numero di elettroni scambiati nella reazione è pari a 6.

Soluzione:

Al specie che si ossida e specie riducente;

H+ specie che si riduce e specie ossidante;

Sei elettroni complessivi scambiati.

Introduzione alle reazioni REDOX (Svolgimento esercizio 3)

Cu + Cl2 → Cu2+ + 2Cl–

Il Rame (Cu) aumenta il proprio stato d’ossidazione passando da +0 a +2. Questo è possibile solo attraverso la perdita di due elettroni. Il Rame (Cu) è la specie che si ossida.

I due atomi di Cloro che compongono il Cloro molecolare (Cl2) diminuiscono il proprio stato d’ossidazione passando da 0 a -1 ciascuno. Questo è possibile solo attraverso l’acquisto di un elettrone. Il Cloro molecolare (Cl2) è la specie che si riduce.

L’atomo di Rame perde due elettroni. Questi vengono trasferiti ai due atomi di Cloro molecolare che ne acquistano uno ciascuno. Pertanto, il numero di elettroni scambiati nella reazione è pari a 2.

Soluzione:

Cu specie che si ossida;

Cl2 specie che si riduce;

Due elettroni complessivi scambiati.

Introduzione alle reazioni REDOX (Svolgimento esercizio 2)

3Zn + 2Fe3+ → 3Zn2+ + 2Fe

Lo zinco (Zn) aumenta il proprio stato d’ossidazione passando da 0 a +2. Questo è possibile solo attraverso la perdita di due elettroni. Lo Zinco (Zn) è la specie che si ossida. Come visto nel capitolo Introduzione alle reazioni REDOX la specie che si ossida è detta anche specie riducente

Il Ferro (Fe) diminuisce il proprio stato d’ossidazione passando da +3 a 0. Questo è possibile solo attraverso l’acquisto di tre elettroni. Il Fe3+ è la specie che si riduce e anche la specie ossidante.

Soluzione:

Zn specie riducente;

Fe3+ specie ossidante.

Introduzione alle reazioni REDOX (Svolgimento esercizio 1)

Cu+ + Fe3+ → Cu2+ + Fe2+

Il rame (Cu) aumenta il proprio stato di ossidazione passando da +1 a +2. Questo è possibile solo attraverso la perdita di un elettrone. Il Cu+ è la specie che si ossida.

Il Ferro (Fe) diminuisce il proprio stato di ossidazione passando da +3 a +2. Questo è possibile solo attraverso l’acquisto di un elettrone. Il Fe3+ è la specie che si riduce.

Soluzione:

Cu+ si ossida;

Fe3+ si riduce

Introduzione alle reazioni REDOX (ESERCIZI)

1) Individuare la specie che si ossida e si riduce nella seguente reazione chimica già bilanciata:

Cu+ + Fe3+ → Cu2+ + Fe2+

Al seguente link lo svolgimento.

2) Individuare la specie ossidante e riducente nella seguente reazione chimica già bilanciata:

3Zn + 2Fe3+ → 3Zn2+ + 2Fe

Al seguente link lo svolgimento.

3) Individuare la specie che si ossida e si riduce e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

Cu + Cl2 → Cu2+ + 2Cl–

Al seguente link lo svolgimento.

4) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2

Al seguente link lo svolgimento.

5) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

3Na + Sb3+ → 3Na+ + Sb

Al seguente link lo svolgimento.

6) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe+ 3CO2

Al seguente link lo svolgimento.

7) Individuare la specie che si ossida e si riduce nella seguente reazione chimica già bilanciata:

3Cl2 + 6OH– + I– → 6Cl– + IO3–  + 3H2O

Al seguente link lo svolgimento.

8) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

3Cu + 2HNO3 + 6H+ → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O

Al seguente link lo svolgimento.

9) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

Cr2O72- + 3SO32- + 8H+ → 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O

Al seguente link lo svolgimento.

10) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

4Zn + NO3– + 6H2O + 7OH– → 4Zn(OH)42- + NH3

Al seguente link lo svolgimento.

11) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

Pb(OH)42- + ClO–  → PbO2 + Cl– + 2OH– + H2O

Al seguente link lo svolgimento.

12) Individuare la specie che si ossida e si riduce, la specie ossidante e riducente e il numero complessivo di elettroni scambiati nella seguente reazione chimica già bilanciata:

CH3OH + 6MnO4–  + 2H2O → CO32- + 6MnO42- + 8H+

Al seguente link lo svolgimento.

INTRODUZIONE ALLE REAZIONI REDOX

Quando viene sottratto un elettrone ad un elemento elettricamente neutro viene generato uno ione positivo detto anche catione.

Na → Na+ + e–

Un atomo di sodio a cui viene sottratto un elettrone genera un catione Na+.

Ogniqualvolta invece viene addizionato un elettrone ad un elemento elettricamente neutro viene generato uno ione negativo detto anche anione.

Cl2 + 2e– → 2Cl–

Una molecola di cloro a cui vengono addizionati due elettroni generano due anioni Cl–.

Ossidazione e Riduzione

Il processo di rimozione di uno o più elettroni prende il nome di ossidazione. La specie che perde uno o più elettroni viene ossidata. A un processo di ossidazione corrisponde un aumento dello stato di ossidazione. Nel caso visto in precedenza. il Sodio viene ossidato a catione Na+, passando da stato di ossidazione 0 a stato di ossidazione +1.

Il processo di addizione di uno o più elettroni prende il nome di riduzione. La specie che acquista uno o più elettroni viene ridotta. A un processo di riduzione corrisponde una diminuzione dello stato di ossidazione. Nel caso visto in precedenza il Cloro molecolare viene ridotto ad anione Cl–, passando da stato di ossidazione 0 a stato di ossidazione -1.

I processi di ossidoriduzione coinvolgono il trasferimento di elettroni tra due o più specie chimiche. A una specie che perde elettroni corrisponde sempre una specie che acquista tali elettroni. Gli elettroni non vengono mai persi.

Agente ossidante e agente riducente

La specie che si ossida è definita anche agente riducente in quanto riduce un’altra specie cedendogli uno o più elettroni.

La specie che si riduce è definita anche agente ossidante in quanto ossida un’altra specie togliendogli uno o più elettroni.

Concetti chiave:

  • La rimozione di uno o più elettroni prende il nome di ossidazione.
  • L’addizione di uno o più elettroni prende il nome di riduzione.
  • A un’ossidazione corrisponde un aumento dello stato di ossidazione.
  • A una riduzione corrisponde una diminuzione dello stato di ossidazione.
  • La specie che si ossida è definita agente riducente.
  • La specie che si riduce è definita agente ossidante.

ESERCIZIO SVOLTO:

Nella seguente reazione redox individuare la specie che si ossida, la specie che si riduce, la specie ossidante e la specie riducente.

3Fe + 2Sb3+ → 3Fe2+ + 2Sb

Il Ferro passa da stato di ossidazione 0 a stato di ossidazione +2, aumentando il proprio stato di ossidazione. Pertanto, esso si ossida cedendo i propri elettroni all’antimonio. Inoltre la specie che si ossida è anche la specie riducente.

Lo ione Sb3+ passa da stato di ossidazione +3 a stato di ossidazione 0, diminuendo il proprio stato di ossidazione. Pertanto, esso si riduce acquistando elettroni dal ferro. L’antimonio è la specie che si riduce e la specie ossidante.

Approfondimenti:

Esercizi con svolgimento guidato (link) sull’individuazione di specie ossidata, ridotta, ossidante, riducente e numero di elettroni globali coinvolti.