Reazioni di ossido-riduzione

Reazioni di ossido-riduzione (redox)

• Sono reazioni in cui avviene un trasferimento di elettroni da un reagente ad un altro.
• In una reazione redox, una specie (in genere un metallo) cede elettroni e si ossida (es. Fe).
• Un'altra specie (in genere un non metallo) acquista elettroni e si riduce (es. O₂).
• Fe(s) + 3 O₂(g) → 2 Fe₂O₃(s) è un esempio di reazione redox.

Reazioni di ossido-riduzione in biologia

• Le reazioni redox sono coinvolte in molti processi chimici, inclusi quelli che avvengono in ambiente biologico.
• Un esempio di processo biologico che coinvolge reazioni redox è la respirazione cellulare, in cui i citocromi partecipano alla reazione.
• La formazione di pile è un altro esempio, in cui le reazioni redox producono corrente elettrica.

Numero di ossidazione

• In una reazione redox, una specie che si riduce diminuisce il suo numero di ossidazione.
• Una specie che si ossida aumenta il suo numero di ossidazione.
• Mg(s) + 2 H₂O(l) → Mg²⁺ + 2OH⁻ è un esempio, dove il Mg si ossida.
• Un esempio di numeri di ossidazione (Mg = 0 prima reaction Mg=+2 dopo):
  • Mg: da 0 a +2 (ossidazione)
  • H: da +1 a 0 (riduzione)

Conservazione della carica totale

• Durante una reazione chimica, anche la carica totale deve essere conservata.
• Il numero di elettroni ceduti da una specie deve essere uguale al numero di elettroni acquistati dall'altra specie.
• Es: Mg(s)+2H₂O(l) → Mg²⁺ + 2OH⁻

Identificare una reazione redox

• Una reazione redox può essere identificata confrontando i numeri di ossidazione dei vari elementi nei reagenti e nei prodotti.
• Se ci sono variazioni nei numeri di ossidazione in alcune specie, allora si tratta di una reazione redox.
• C'è sempre una specie che si ossida e una che si riduce.

Bilanciamento delle reazioni redox

• Come tutte le reazioni chimiche, anche le reazioni redox devono essere bilanciate per rispettare la conservazione della massa.
• Per questo tipo particolare di reazioni, che coinvolgono un trasferimento di elettroni, è importante che anche il numero di elettroni trasferiti venga conservato.
• La carica totale del sistema deve rimanere costante durante la reazione.

Reazioni in soluzione acquosa ed elettroliti

• Molte reazioni, incluse le reazioni redox, avvengono in acqua.
• I sali (es. NaCl) si dissolvono completamente negli ioni quando in acqua.
• Queste sostanze sono chiamate elettroliti forti.
• Anche composti con legami covalenti polari possono subire dissociazione parziale in acqua e sono chiamati elettroliti deboli.
• Gli acidi e le basi anche sono elettroliti che in soluzione rilasciano ioni.

Equazione molecolare e ionica di una reazione redox

• Equazione molecolare: Mostra le formule neutre complete per ciascun composto nella reazione.
• Equazione ionica: Mostra tutte le specie come sono presenti in soluzione acquosa. Gli elettroliti sono mostrati come ioni. Es: KCl + HNO₃ + O₂ → KNO₃ + Cl₂ + H₂O

Bilanciamento delle equazioni redox

• Per bilanciare una reazione redox, identificare la specie ossidata e la specie ridotta.
• Separare le semireazioni di ossidazione e riduzione.
• Bilanciare le semireazioni in termini di massa e carica.
• Bilanciare il numero di elettroni ceduti e acquistati durante la reazione di ossidazione e di riduzione.
• Reintrodurre le specie ioniche che non hanno partecipato all'ossidoriduzione con i coefficienti stechiometrici appropriati nell'equazione ionica totale.
• Scrivere l'equazione molecolare bilanciata.

Esercizio

• Bilanciare la reazione di ossido-riduzione in ambiente basico come richiesto nella domanda.

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