Transcript Reazioni Red-Ox - Dipartimento di Chimica

Reazioni Red-Ox
Le reazioni chimiche possono essere classificate in:
Reazioni di Ossido-Riduzione (o Red-Ox);
Reazioni di NON Ossido-Riduzione (o NON Red-Ox);
Si definisce Red-Ox (dall’inglese Reduction = Riduzione e
Oxidation = Ossidazione) una reazione nella quale vi è uno
scambio di elettroni, con variazione dei numeri di ossidazione.
Immaginate dunque l’importanza di queste reazioni…
Tantissime reazioni – anche organiche e biochimiche – sono
Red-Ox.
L’ossidazione è una perdita di elettroni con aumento del n.o.
La riduzione è un acquisto di elettroni con riduzione del n.o.
Nella Chimica Organica vedremo come agiscono H e O …
La specie che perde elettroni si ossida ed è l’agente
RIDUCENTE.
La specie che accetta elettroni si riduce ed è l’agente
OSSIDANTE.
Durante una Red-Ox non vi sono elettroni liberi: quelli persi
da una specie sono acquistati dall’altra (uguaglianza di e-).
Il numero di ossidazione è un numero relativo (spesso intero,
ma che può essere frazionario e anche nullo), reale o formale,
che corrisponde al numero di elettroni che si devono dare o
togliere a una specie per avere l’atomo allo stato elementare.
Si può mettere in relazione con il numero di elettroni messi in
gioco dall’elemento in un legame chimico: la carica che
assumerebbe un elemento in un composto, se si attribuissero
gli elettroni di legame all’elemento più elettronegativo.
In modo “grezzo” può essere definito come la valenza
preceduta SEMPRE dal segno (tranne per lo zero).
Come faccio a determinare il numero di ossidazione di un
elemento in un composto?
Valgono – grosso modo – le stesse regole per la valenza.
Tutti gli elementi NON combinati hanno n.o. = 0;
Tutte le molecole biatomiche (o poliatomiche) omonucleari
hanno n.o. = 0
(H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2; O3; P4; S8);
Tutti gli elementi del I gruppo A hanno n.o. = + 1 (- e-);
Tutti gli elementi del II gruppo A hanno n.o. = +2 (- 2e-);
Tutti gli elementi del III gruppo A hanno n.o. = +3 (- 3e-);
Il n.o. massimo coincide – per gli elementi dei gruppi A – con
il gruppo di appartenenza;
Il n.o. minimo – per gli elementi dei gruppi A dal 4° al 7° – è il
complemento a 8;
L’idrogeno ha n.o. = + 1 in tutti i composti, tranne negli
idruri dove il n.o. = - 1 (perché più elettronegativo);
L’ossigeno ha n.o. = - 2 nella maggior parte dei composti;
nei perossidi (gruppo perossidico -O-O-; l’unico uscito è
l’acqua ossigenata, H2O2) il n.o. = - 1 (solo nel composto
F2O il n.o. = + 2);
Il fluoro ha SOLO ed esclusivamente n.o. = - 1.
Per gli ioni semplici il n.o. è uguale alla carica dello ione;
La somma di tutti i n.o. in una molecola deve essere uguale
a 0, oppure alla carica dello ione (n.o. e carica!!!).
Guardiamo ora gli elementi di transizione:
Cr
+2, +3, +6
Mn +2, +3, +4, +6, +7
Fe
+2, +3
Co +2, +3
Ni
+2, +3
Cu +1, +2
Ag +1
Au +1, +3
Zn +2
Cd +2
Hg +1, +2
(particolare: nello stato di ox +1 forma composti “dimeri”)
Come faccio a calcolare il numero di ossidazione di uno o
più elementi in un composto?
Basta iniziare dalle certezze!
Vediamo qualche esempio…
Au
H2
HCl
H2O
HMnO4
Ba(NO3)2
Ricordiamoci che il n.o. massimo coincide con il gruppo.
Per assegnare il segno ricordiamoci della elettronegatività.
K2Cr2O7
Al2(SO4)3
H2O2
CO
CCl4
C2H6
C6H12O6 (anche elementi combinati possono avere n.o. = 0)
CHCl3
SO32ClONa2S4O6
2005, Altro, CeCh, 14
In uno ione poliatomico la somma dei numeri di ossidazione degli atomi
che lo formano:
A) è sempre uguale come segno ma diverso in valore assoluto dalla carica
dello ione
B) non dipende dalla carica dello ione
C) è sempre uguale a zero
D) è sempre uguale alla carica dello ione
2006, Altro, GNC, 44
E' possibile che due atomi dello stesso elemento in una molecola
risultino avere, in media, ciascuno un numero di ossidazione non
intero?
A) Si un atomo può avere numero di ossidazione non intero
B) Non è possibile
C) Si, quando in una molecola è presente lo stesso elemento in due diversi
gradi di ossidazione
D) Non esistono casi simili
NON c’è ossidazione se non c’è riduzione e viceversa.
Di conseguenza una reazione completa è sempre di ossidoriduzione, mai SOLO ossidazione e mai SOLO riduzione:
1997, O, CHI, 45
La reazione C + O2 = CO2 è una reazione:
1) di ossidazione
2) di riduzione
3) acido–base
4) di scambio semplice
5) di ossidoriduzione
Se una stessa specie si ossida e si riduce, la reazione chimica
– che è sempre una red-ox – prende il nome di:
Dismutazione;
Disproporzione;
Ossido-riduzione interna (o Auto-ossido-riduzione).
Cl2 + NaOH  NaCl + NaClO3 + H2O
P4 + 3KOH + 3H2O  PH3 + 3KH2PO2
Vediamo ora qualche domanda “ufficiale” un po’ più seria…
Bilanciamento di una reazione Red-Ox
1. Determina i n.o. di tutti gli elementi presenti nella
reazione (red-ox)
2. Individua gli elementi che subiscono l’ossidazione e la
riduzione
3. Determina gli elettroni ceduti e acquistati tra l’ox e il red
4. Scambia il numero di elettroni tra l’ox e il red
(determina i coefficienti stechiometrici)
5. Inizia a bilanciare gli elementi che subiscono
l’ossidazione e la riduzione tra i reagenti
6. Continua il bilanciamento degli stessi elementi tra i
prodotti
7. Bilancia gli altri elementi “inconsapevolmente” bloccati
8. Contro-prova con H e/o O
9. In caso di red-ox in forma ionica, oltre al bilancio di
massa controlla anche quello di carica
10. Fare attenzione a quelle red-ox nelle quali un elemento
in parte subisce red-ox e in parte no:
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO + H2O
In tal caso il coefficiente stechiometrico si mette prima
tra i prodotti e poi si passa ai reagenti.
11. Nel caso di dismutazioni, iniziare a bilanciare dal
membro dove l’elemento si trova sotto i 2 diversi stati di
ossidazione.
Dismutazione
Disproporzione
Ossido-riduzione interna
Comproporzione
Sinproporzione
2004, C, NAZ, 23
Indicare la serie di coefficienti stechiometrici, tra le
quattro seguenti, che permette di bilanciare in
modo corretto la seguente reazione:
H2S + HNO3 => H2SO4 + NO + H2O
A) 1, 4, 1, 4 ,2
B) 3, 8, 3, 8, 4
C) 2, 8, 2, 8, 4
D) 5, 8, 5, 8, 4
2005, C, NAZ, 46
Lo ione permanganato ossida la fosfina (PH3) in ambiente acido,
secondo la reazione: PH3 + MnO4- + H + => H2O + Mn2+ + H3PO4
I coefficienti della reazione sono nell’ordine:
A) 5, 8, 24, 12, 8, 6
B) 5, 8, 24, 12, 7, 6
C) 5, 8, 24, 11, 8, 7
D) 5, 8, 24, 12, 8, 5
2007, C, NAZ, 49
Indica i coefficienti della reazione redox che si verifica nella pila
descritta nell’esercizio precedente:
XO4- + Br + H+ => XO2- + Br2 + H2O
A) 2, 4, 1, 1, 2, 4
B) 2, 2, 4, 1, 4, 2
C) 2, 3, 4, 1, 3, 2
D) 1, 4, 4, 1, 2, 2
2001, C, NAZ, 14
I clorati sono composti largamente usati nell’industria
dei fuochi d’artificio. Essi sono generalmente prodotti
per elettrolisi di una soluzione acquosa di KCl: nel
processo, il Cl2 che si svolge all’anodo reagisce con gli
ioni OH- che si formano al catodo, secondo la seguente
reazione:
Cl2 (g) + OH- (aq) => ClO3- (aq) + Cl- (aq) + H2O (l).
Indicare i coefficienti stechiometrici della reazione:
A) 1, 4, 1, 1, 2
B) 1, 6, 1, 1, 3
C) 3, 6, 1, 5, 3
D) 2, 6, 1, 3, 3
2007, Altro, GNC, 35
Indica i coefficienti corretti della seguente
reazione:
S + OH- = S2- + S2O32- + H2O
A) 6, 6, 4, 1, 3
B) 10,18, 4, 3, 9
C) 4, 6, 2, 1, 3
D) 8, 18, 2, 3, 9
1998, C, NAZ, 41
Identificare la corretta serie di numeri di ossidazione del carbonio
nelle tre posizioni della molecola CH3-CHOH-COOH:
A) -3, -2, -1
B) +4, 0, +4
C) -3, 0, +3
D) +3, 0, -3
2003, Altro, CeCh, 30
In quali delle seguenti molecole il carbonio ha numero di
ossidazione zero?
A) alcol etilico
B) diossido di carbonio
C) dicarburo di calcio
D) metanale