Le reazioni redox : reazioni Le reazioni redox : reazioni che comportano che comportano

trasferimento di elettronitrasferimento di elettroni

ApplicazionApplicazioni: l’elettrolisi, le i: l’elettrolisi, le pilepile

22

Considerazioni generaliConsiderazioni generali

• Le redox sono particolari reazioni chimiche Le redox sono particolari reazioni chimiche in cui alcuni reagenti cambiano il loro in cui alcuni reagenti cambiano il loro numero di ossidazione. L’elemento che numero di ossidazione. L’elemento che perde elettroni si ossida, l’elemento che perde elettroni si ossida, l’elemento che acquista elettroni si riduce.acquista elettroni si riduce.

33

Regole per il calcolo del n. Regole per il calcolo del n. o.o.

Tutti gli elementi allo stato naturale hanno n. o. Tutti gli elementi allo stato naturale hanno n. o. zerozero

Il fluoro, essendo l’elemento più elettronegativo , Il fluoro, essendo l’elemento più elettronegativo , presenta sempre n. o. 1presenta sempre n. o. 1--..

L’ossigeno ha n. o. sempre 2L’ossigeno ha n. o. sempre 2-- ad eccezione che ad eccezione che nei perossidi in cui è 1nei perossidi in cui è 1-- e quando si combina e quando si combina con il fluoro per formare Ocon il fluoro per formare O22F (biossido di F (biossido di fluoro) in cui è 2fluoro) in cui è 2++..

L’idrogeno ha n. o. 1L’idrogeno ha n. o. 1++; se si combina con i ; se si combina con i metalli dei gruppi IA, IIA e IIIA ha n. o. 1metalli dei gruppi IA, IIA e IIIA ha n. o. 1--..

44

Come assegnare i numeri di Come assegnare i numeri di ossidazioneossidazione

ProblemaProblema: : Calcolare i n. o. degli Calcolare i n. o. degli

atomi presenti nel atomi presenti nel bisolfuro di molibdeno bisolfuro di molibdeno (MoS(MoS22).).

• SoluzioneSoluzione::Questo è un composto binario fra Questo è un composto binario fra

un metallo (molibdeno) ed un un metallo (molibdeno) ed un non-metallo (zolfo) del gruppo non-metallo (zolfo) del gruppo VIA. Quindi allo zolfo dobbiamo VIA. Quindi allo zolfo dobbiamo assegnare il n. o. 2assegnare il n. o. 2--. Usando la . Usando la regola della somma possiamo regola della somma possiamo ricavare il n. o. del molibdeno. ricavare il n. o. del molibdeno. Dato che MoSDato che MoS22 deve essere deve essere elettricamente neutro, la elettricamente neutro, la somma dei n. o. deve essere somma dei n. o. deve essere zero. Se x è il n. o. del Mo zero. Se x è il n. o. del Mo allora:allora:

x + 2 (2x + 2 (2--) = 0 x +4) = 0 x +4-- = 0 = 0 x = 4 x = 4++

Cioè il n. o. del molibdeno nel Cioè il n. o. del molibdeno nel bisolfuro di molibdeno è 4bisolfuro di molibdeno è 4++

Esempio n. 1

55

Come assegnare i numeri di Come assegnare i numeri di ossidazioneossidazione

ProblemaProblema::Assegnare i n. o. agli Assegnare i n. o. agli

atomi contenuti in atomi contenuti in ClOClO--..

• SoluzioneSoluzione::L’ossigeno ed il cloro L’ossigeno ed il cloro

sono dei non-metalli. In sono dei non-metalli. In questi casi dobbiamo questi casi dobbiamo assegnare prima il n. o. assegnare prima il n. o. all’ossigeno che è 2all’ossigeno che è 2--. . Con la regola della Con la regola della somma ricaviamo il n. somma ricaviamo il n. o. del cloro (x).o. del cloro (x).

x + (2x + (2--) – 1) – 1-- = 0; = 0; x + 1x + 1-- = 0; x = 1 = 0; x = 1++

cioè il n. o. del cloro in cioè il n. o. del cloro in questo gruppo atomico questo gruppo atomico è 1è 1++. .

Esempio n. 2

66

Come assegnare il numero di Come assegnare il numero di ossidazioneossidazione

ProblemaProblema::Qual è il n. o. dello Qual è il n. o. dello

zolfo(x) nel composto zolfo(x) nel composto NaNa22SOSO44 (solfato di (solfato di sodio)?sodio)?

• SoluzioneSoluzione::Il sodio appartiene al Il sodio appartiene al

gruppo IA, quindi ha n. gruppo IA, quindi ha n. o. 1o. 1++..

Con la regola della Con la regola della somma:somma:

2 (12 (1++) + x + 4 (2) + x + 4 (2--) = 0;) = 0;22++ + x + 8 + x + 8-- = 0; x+6 = 0; x+6--

=0=0x = 6x = 6++

cioè il n. o. dello zolfo in cioè il n. o. dello zolfo in questo composto è 6questo composto è 6++..

Esempio n. 3

77

Come assegnare il numero di Come assegnare il numero di ossidazioneossidazione

ProblemaProblema::

Nell’acetone (CNell’acetone (C33HH66O) O) qual è il n. o. del qual è il n. o. del carbonio (x)?carbonio (x)?

SoluzioneSoluzione::

Con la regola della Con la regola della somma: somma:

3x + 6 (13x + 6 (1++) + (2) + (2--)=0;)=0;

3x + 63x + 6++ + 2 + 2-- = 0; = 0;

3x = 43x = 4-;-; x = x = 4/34/3--..

cioè il n. o. del cioè il n. o. del carbonio è 4/3carbonio è 4/3--. .

Esempio n. 4

88

Come usare i numeri di Come usare i numeri di ossidazione per bilanciare le ossidazione per bilanciare le equazioniequazioni• Nelle equazioni redox, il numero Nelle equazioni redox, il numero

degli edegli e-- acquistati deve essere acquistati deve essere uguale al numero degli euguale al numero degli e-- ceduti. ceduti.

99

Esempio n. 1Esempio n. 1

• Consideriamo la reazione di sintesi Consideriamo la reazione di sintesi tra sodio e cloro per la formazione tra sodio e cloro per la formazione del cloruro di sodio.del cloruro di sodio.

0 0 +1 -10 0 +1 -1

Na + ClNa + Cl22 Na Cl Na Cl

-1 e- per il sodio

+ 2 e- per il cloro

1100

BilanciamentoBilanciamento

Ogni cloro varia per un solo eOgni cloro varia per un solo e-- in quanto passa da 0 in quanto passa da 0 a 1a 1--, giacché gli atomi di cloro sono 2, Cl, giacché gli atomi di cloro sono 2, Cl22 acquista acquista un totale di 2 eun totale di 2 e--. Ciascun atomo di sodio, invece, . Ciascun atomo di sodio, invece, perde 1 eperde 1 e--..

Adesso dobbiamo fare in modo che il numero di Adesso dobbiamo fare in modo che il numero di elettroni ceduti sia uguale al numero di elettroni elettroni ceduti sia uguale al numero di elettroni acquisiti.acquisiti.

Per ottenere questo dobbiamo raddoppiare il numero Per ottenere questo dobbiamo raddoppiare il numero di atomi di Na che reagiscono.di atomi di Na che reagiscono.

0 0 10 0 1++ 1 1--

Na+ClNa+Cl22 NaCl NaCl

2 x (1 e-) (ossidazione)

2 e- (riduzione)

2 2

1111

Esempio n. 2Esempio n. 2

• Consideriamo un’equazione più Consideriamo un’equazione più complessa, l’ossidazione dell’alcool complessa, l’ossidazione dell’alcool iso-propilico ad acetone.iso-propilico ad acetone.

1122

Stadio n. 1Stadio n. 1Scrivere le formule corrette per Scrivere le formule corrette per

tutti i reagenti ed i prodottitutti i reagenti ed i prodotti

L’acido isopropilico in presenza di L’acido isopropilico in presenza di triossido di cromo e di acido solforico si triossido di cromo e di acido solforico si ossida ad acetone con formazione di ossida ad acetone con formazione di solfato cromoso ed acqua. solfato cromoso ed acqua.

CC33HH88O + CrOO + CrO33 + H + H22SOSO4 4 CrCr22(SO(SO44))33 + C+ C33HH66O + HO + H22OO

1133

Stadio n. 2Stadio n. 2Assegnare agli atomi presenti Assegnare agli atomi presenti

nell’equazione i n. o. nell’equazione i n. o.

22-- 1 1++ 2 2- - 66++ 2 2-- 1 1++ 6 6++ 2 2-- 3 3++ 6 6++ 2 2--

CC33 H H88 O + Cr O O + Cr O33 + H + H22 S O S O44 Cr Cr2 2

(SO(SO44))33 + +

4/34/3-- 1 1++ 2 2-- 1 1++ 2 2--

CC33 H H66 O + H O + H22OO

1144

Stadio n. 3Stadio n. 3Identificare gli atomi che Identificare gli atomi che

cambiano il loro n. o.cambiano il loro n. o.

Gli atomi che cambiano il loro n. o. Gli atomi che cambiano il loro n. o. sono il carbonio ( da 2sono il carbonio ( da 2-- a 4/3 a 4/3--) ed il ) ed il cromo ( da 6cromo ( da 6++ a 3 a 3++). In pratica il ). In pratica il carbonio si ossida e il cromo si carbonio si ossida e il cromo si riduce.riduce.

1155

Stadio n. 4Stadio n. 4Rendere uguali da ambedue le parti Rendere uguali da ambedue le parti dell’equazione il numero degli atomi dell’equazione il numero degli atomi

che cambiano il loro n. o.che cambiano il loro n. o.

Entrambe le formule che contengono carbonio Entrambe le formule che contengono carbonio hanno tre atomi di questo elemento. I coefficienti hanno tre atomi di questo elemento. I coefficienti temporanei per Ctemporanei per C3 3 HH88 O e C O e C33 H H6 6 O sono 1 per O sono 1 per ognuna. Il Crognuna. Il Cr22 (SO (SO44))33 contiene 2 Cr mentre Cr O contiene 2 Cr mentre Cr O33 ne ne contiene solo uno; quindi provvisoriamente contiene solo uno; quindi provvisoriamente davanti a CrOdavanti a CrO33 mettiamo un 2. mettiamo un 2.

1 12 1 CC33HH88O + CrOO + CrO33 + H + H22SOSO4 4 Cr Cr22(SO(SO44))3 3 + C+ C33HH66O +O + HH22OO

2- 12- 1++ 2- 6 2- 6++ 2- 1 2- 1++66++2- 32- 3++ 6 6++2- 4/3- 12- 4/3- 1++2- 12- 1++ 2- 2-

1166

Stadio n. 5Stadio n. 5

• Calcolare la variazione totale del numero Calcolare la variazione totale del numero di ossidazione sia per l’ossidazione che di ossidazione sia per l’ossidazione che per la riduzioneper la riduzione..

I 3 atomi di carbonio di CI 3 atomi di carbonio di C33HH88O presentano un n. o. complessivo O presentano un n. o. complessivo di 2(3di 2(3--) = 6) = 6--..

I 2 atomi di Cr di 2CrOI 2 atomi di Cr di 2CrO3 3 presentano un n. o. complessivo di presentano un n. o. complessivo di 2(62(6++) = 12) = 12++..

I 3 atomi di C di CI 3 atomi di C di C33HH66O presentano un n. o. complessivo di O presentano un n. o. complessivo di (4/3)(4/3)-- 3 = 4 3 = 4--..

I 2 atomi di cromo del CrI 2 atomi di cromo del Cr2 2 (SO(SO44))33 presentano un n. o. presentano un n. o. complessivo di 2(3complessivo di 2(3++) = 6) = 6++..

Per il carbonio osserviamo una perdita complessiva di 6Per il carbonio osserviamo una perdita complessiva di 6-- – – ( 4( 4--) = 2 e) = 2 e- - (Il carbonio si ossida).(Il carbonio si ossida).

Per il cromo osserviamo un guadagno complessivo di 12Per il cromo osserviamo un guadagno complessivo di 12++ + + (6(6--) = 6 e) = 6 e- - (Il cromo si riduce). (Il cromo si riduce).

1177

Stadio n. 6Stadio n. 6Fare in modo che gli elettroni ceduti Fare in modo che gli elettroni ceduti

siano uguali a quelli acquistati, siano uguali a quelli acquistati, utilizzando opportuni coefficienti.utilizzando opportuni coefficienti.

Calcolare il m.c.m. tra gli elettroni totali Calcolare il m.c.m. tra gli elettroni totali ceduti (2) e quelli acquistati (6) : è 6 quindi:ceduti (2) e quelli acquistati (6) : è 6 quindi:

3C3C33HH88O + 2CrOO + 2CrO33 + H + H22SOSO4 4 CrCr22(SO(SO44))33 + + 3C3C33HH66OO

+H+H22OO

6 : 2 e- = 3 x 1 = 3

6 : 6 e- = 1 x 2 = 2

1188

Stadio n. 7Stadio n. 7Bilanciare il rimanente per Bilanciare il rimanente per

confronto.confronto.

Abbiamo trovato i coefficienti per tutti i Abbiamo trovato i coefficienti per tutti i composti eccetto due. Sono presenti composti eccetto due. Sono presenti 3(SO3(SO44))-2-2 a dx ed uno a sx per cui è a dx ed uno a sx per cui è necessario moltiplicare Hnecessario moltiplicare H22SOSO44 per 3. per 3.

3C3C33HH88O + 2CrOO + 2CrO33 + H + H22SOSO4 4 CrCr22(SO(SO44))33 + 3C+ 3C33HH66O + HO + H22OO

3

1199

Stadio n. 8Stadio n. 8Adesso osserviamo gli atomi di Adesso osserviamo gli atomi di

idrogeno.idrogeno.Sono presenti 30H a sx e 18H a dx, quindi Sono presenti 30H a sx e 18H a dx, quindi

ne mancano 12 per cui il coefficiente da ne mancano 12 per cui il coefficiente da mettere davanti ad Hmettere davanti ad H22O è 6.O è 6.

La reazione va così riscritta:La reazione va così riscritta:

3C3C33HH88O + 2CrOO + 2CrO3 3 + 3H+ 3H22SOSO4 4 CrCr22(SO(SO44))33 + + 3C3C33HH66O + HO + H22OO6

La reazione risulta così La reazione risulta così bilanciata.bilanciata.

2200

Reazioni redox che implicano Reazioni redox che implicano ioni Hioni H+ + e OHe OH--

In molte reazioni redox condotte in In molte reazioni redox condotte in soluzione acquosa, un ruolo soluzione acquosa, un ruolo fondamentale è svolto dagli ioni Hfondamentale è svolto dagli ioni H++ e e OHOH-- che possono essere formati o che possono essere formati o consumati. E’ necessario, quindi, consumati. E’ necessario, quindi, sapere se la reazione avviene in sapere se la reazione avviene in ambiente acido o basico. In questo ambiente acido o basico. In questo caso si ricorre al caso si ricorre al metodo delle semi-metodo delle semi-reazionireazioni scrivendo tutta la reazione scrivendo tutta la reazione in in ioniioni..

2211

Considerazioni generaliConsiderazioni generali

Quando si scrive una reazione sotto forma Quando si scrive una reazione sotto forma ionica, bisogna tener presente che tutti i ionica, bisogna tener presente che tutti i composti in soluzione acquosa si composti in soluzione acquosa si dissolvono ad eccezione dei seguenti dissolvono ad eccezione dei seguenti gruppi:gruppi:

• Le anidridiLe anidridi• I sali dei metalli pesantiI sali dei metalli pesanti• I solfuriI solfuriQuesti composti vanno quindi scritti in Questi composti vanno quindi scritti in

forma molecolare.forma molecolare.

2222

Come bilanciare reazioni redox Come bilanciare reazioni redox in ambiente acidoin ambiente acido

EsempioEsempio : :

CrCr22OO772- 2- + Fe+ Fe2+2+ Cr Cr3+3+ + Fe + Fe3+3+

Per trovare l’equazione ionica netta Per trovare l’equazione ionica netta possiamo usare i seguenti passaggi.possiamo usare i seguenti passaggi.

2233

Stadio n. 1Stadio n. 1Dividere la reazione in due Dividere la reazione in due

semireazionisemireazioni• Prima Prima

semirazionesemirazione

CrCr22OO772-2- CrCr3+3+

• Seconda Seconda semireazionesemireazione

FeFe2+ 2+ FeFe3+3+

2244

Stadio n. 2Stadio n. 2Bilanciare gli atomi diversi da Bilanciare gli atomi diversi da

H e da OH e da O• Nella prima Nella prima

semireazione sono semireazione sono presenti 2 atomi di Cr presenti 2 atomi di Cr a sx ed 1 a dx, quindi a sx ed 1 a dx, quindi dobbiamo mettere un dobbiamo mettere un 2 davanti a Cr2 davanti a Cr+3+3. . CrCr22OO77

2- 2- CrCr3+3+

• Nella seconda Nella seconda semireazione sia a sx semireazione sia a sx che a dx c ‘è lo stesso che a dx c ‘è lo stesso numero di atomi di Fe. numero di atomi di Fe.

FeFe2+ 2+ FeFe3+3+

22

2255

Stadio n. 3Stadio n. 3Bilanciare gli atomi di ossigeno Bilanciare gli atomi di ossigeno

aggiungendo Haggiungendo H22OO• Nella prima Nella prima

semireazione a sx semireazione a sx sono presenti 7 sono presenti 7 atomi di O, quindi atomi di O, quindi bisogna bisogna aggiungere a dx 7 aggiungere a dx 7 HH22O.O.

CrCr22OO772- 2- 2Cr2Cr3+3+

• Nella seconda Nella seconda semireazione, invece:semireazione, invece:

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

+7H+7H22OO

2266

Stadio n. 4Stadio n. 4Bilanciare l’idrogeno Bilanciare l’idrogeno

aggiungendo Haggiungendo H++

• La prima semireazione La prima semireazione contiene 7Hcontiene 7H22O a dx per O a dx per cui dobbiamo cui dobbiamo aggiungere 14Haggiungere 14H++ a sx. a sx.

• Nella seconda Nella seconda semireazione, semireazione, invece:invece:

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

+14H+14H++Cr2O72+

2Cr3+ + 7H2O

2277

Stadio n. 5Stadio n. 5Bilanciare la carica Bilanciare la carica

aggiungendo ad ogni aggiungendo ad ogni semireazione gli esemireazione gli e--

• Per la prima Per la prima semireazione semireazione abbiamo:abbiamo:

CrCr22OO772-2-+ 14H+ 14H++ 2Cr 2Cr3+3+

+7H+7H22OO

Ci sono (2Ci sono (2--) + 14) + 14++ = = 1212+ + cariche a sx, e 2 cariche a sx, e 2 (3(3++) = 6) = 6++ a dx per cui a dx per cui bisogna aggiungere a bisogna aggiungere a sx (12sx (12++ + 6 e + 6 e--)) = 6 e= 6 e--..

CrCr22OO772-2- + 14H + 14H+ + + 6 e+ 6 e-- 2Cr 2Cr3+3+

+ 7H+ 7H22OO

• Per la seconda Per la seconda semireazione semireazione abbiamo:abbiamo:

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

C’è una carica C’è una carica positiva in più a dx, positiva in più a dx, quindi bisogna quindi bisogna aggiungere 1eaggiungere 1e-- a dx a dx

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+ + 1 e + 1 e--

2288

Stadio n. 6Stadio n. 6La reazione va così riscritta.La reazione va così riscritta.

m. c. m tra il numero totale di e- scambiati m. c. m tra il numero totale di e- scambiati cioè 6 e 1, quindi 6. A questo punto cioè 6 e 1, quindi 6. A questo punto bisogna moltiplicare la prima per 1 e la bisogna moltiplicare la prima per 1 e la seconda per 6, facendo poi la somma seconda per 6, facendo poi la somma delle due reazioni membro a membro.delle due reazioni membro a membro.

((CrCr22OO772-2- + 14H + 14H++ 2Cr 2Cr3+3+ + 7H + 7H22OO ) )

((FeFe2+2+ Fe Fe3+3+ ) )

CrCr22OO772-2- + 14H + 14H+ + + 6Fe+ 6Fe+2+2 2Cr2Cr3+3+

+ 7H+ 7H22O O +6Fe+6Fe3+3+

La reazione risulta così bilanciata.La reazione risulta così bilanciata.

X X 11X X 66

2299

Come bilanciare reazioni redox Come bilanciare reazioni redox in ambiente basicoin ambiente basico

Nelle soluzioni basiche la Nelle soluzioni basiche la concentrazione degli ioni Hconcentrazione degli ioni H++ è molto è molto bassa; le specie dominanti sono Hbassa; le specie dominanti sono H22OO

ed OHed OH--..

• EsempioEsempio

SOSO332-2- + MnO + MnO44

- - SOSO442-2- + MnO + MnO22

3300

Stadio n. 1Stadio n. 1Dividere la reazione in due Dividere la reazione in due

semireazionisemireazioni• Prima Prima

semireazione:semireazione:

SOSO332-2- SO SO44

2-2-

• Seconda Seconda semireazionesemireazione

MnOMnO44- - MnOMnO22

(Il biossido di (Il biossido di manganese non si manganese non si dissocia in Hdissocia in H22O, O, perché è perché è un’anidride, quindi un’anidride, quindi va scritto in forma va scritto in forma molecolare) molecolare)

3311

Stadio n. 2Stadio n. 2Bilanciare gli atomi diversi da Bilanciare gli atomi diversi da

O e da H.O e da H.• Nella prima Nella prima

semireazione, gli semireazione, gli atomi di zolfo sono atomi di zolfo sono già bilanciati, già bilanciati, quindi:quindi:

SOSO332-2- SO SO44

2-2-

• Nella seconda Nella seconda semireazione gli semireazione gli atomi di Mn sono atomi di Mn sono già bilanciati, già bilanciati, quindi:quindi:

MnOMnO44-- MnO MnO22

3322

Stadio n. 3Stadio n. 3 Bilanciare O aggiungendo HBilanciare O aggiungendo H22OO

• Nella prima Nella prima semireazione a dx semireazione a dx c’è un atomo di O c’è un atomo di O in più, quindi in più, quindi bisogna bisogna aggiungere a sx aggiungere a sx una molecola di una molecola di HH22O.O.

SOSO332-2- + H + H22O SOO SO44

2-2-

• Nella seconda Nella seconda semireazione ci semireazione ci sono a sx 2 atomi di sono a sx 2 atomi di O in più, quindi O in più, quindi bisogna aggiungere bisogna aggiungere a dx due molecole a dx due molecole di Hdi H22O.O.

MnOMnO44-- MnO MnO22 + +

2H2H22OO

3333

Stadio n. 4Stadio n. 4Bilanciare l’idrogeno Bilanciare l’idrogeno

aggiungendo Haggiungendo H++

• Nella prima Nella prima semireazione a dx c’è semireazione a dx c’è una molecola di Huna molecola di H22O, O, quindi bisogna quindi bisogna aggiungere a dx 2Haggiungere a dx 2H++..

• Nella seconda Nella seconda semireazione a dx semireazione a dx ci sono 2Hci sono 2H22O, quindi O, quindi bisogna aggiungere bisogna aggiungere a sx 4Ha sx 4H++..

+2H+2H++SO32- + H2O SO4

2-

+4H+4H++ MnO4- MnO2 +

2H2O

3344

Stadio n. 5Stadio n. 5Bilanciare la carica Bilanciare la carica

aggiungendo ad ogni aggiungendo ad ogni semireazione gli esemireazione gli e-- • Nella prima Nella prima

semireazione:semireazione:

SOSO332-2- + H + H22O SOO SO44

2-2- + + 2H2H++

A sx ci sono 2A sx ci sono 2--, a dx (2, a dx (2-- + + 22++) = 0 cariche per cui ) = 0 cariche per cui bisogna aggiungere a bisogna aggiungere a dx 2 edx 2 e--, quindi:, quindi:

SOSO332-2- + H + H22O SOO SO44

2- 2- + + 2H2H++ + 2 e + 2 e--

• Nella seconda Nella seconda semireazione:semireazione:

MnOMnO44-- + 4H + 4H++ MnO MnO2 2

+ 2H+ 2H22OO

A sx ci sono (1A sx ci sono (1-- + 4 + 4++) = 3) = 3++, , a dx nessuna carica per a dx nessuna carica per cui bisogna aggiungere a cui bisogna aggiungere a sx 3 esx 3 e--, quindi:, quindi:

MnOMnO44-- + 4H + 4H++ + 3 e + 3 e-- MnO MnO22

+ 2H+ 2H22OO

3355

Stadio n. 6Stadio n. 6La reazione va così riscrittaLa reazione va così riscritta

m. c. m tra gli em. c. m tra gli e-- che partecipano nelle due reazioni che partecipano nelle due reazioni cioè tra 2 ecioè tra 2 e-- e 3 e e 3 e-,-, quindi 6. A questo punto quindi 6. A questo punto bisogna moltiplicare la prima per 3 e la seconda bisogna moltiplicare la prima per 3 e la seconda per 2.per 2.

((SOSO332-2- + H + H22O SOO SO44

2-2- + 2H + 2H+ + ++ 2 e2 e--))

((MnOMnO44-- + 4H + 4H++ +3 e +3 e-- MnO MnO22 + 2H + 2H22OO) )

3SO3SO332- 2- + 3H+ 3H22O + 2MnOO + 2MnO44

-- + 8H + 8H++ 3SO 3SO442- 2- + 6H+ 6H++ + +

2MnO2MnO22 + 4H + 4H22OOQuindi semplificare:Quindi semplificare:

3SO3SO332-2- + 2MnO + 2MnO44

- - + 2H+ 2H++ 3SO 3SO442-2- + 2MnO + 2MnO22 + H + H22OO

La reazione risulta così bilanciata se l’ambiente La reazione risulta così bilanciata se l’ambiente fosse acido. fosse acido.

XX 3 3XX 2 2

3366

Stadio n. 7Stadio n. 7Aggiungere da entrambe le parti Aggiungere da entrambe le parti un numero di OHun numero di OH-- pari a quello pari a quello

degli Hdegli H++• Gli OHGli OH- - da aggiungere sono 2da aggiungere sono 23SO3SO33

2-2- + 2MnO + 2MnO44-- + 2H + 2H++ +2OH +2OH-- 3SO 3SO44

2-2- + + 2MnO2MnO22 + H + H22O + 2OHO + 2OH--

• Trasformare gli HTrasformare gli H++ e gli OH e gli OH- - in Hin H22O, quindi:O, quindi:3SO3SO33

2-2- + 2MnO + 2MnO44-- +2H +2H22O 3SOO 3SO44

2-2- + + 2MnO2MnO22 + H + H22OO + 2OH+ 2OH--

• A questo punto semplificare:A questo punto semplificare:3SO3SO33

2-2-+ 2MnO+ 2MnO44- - + H+ H22O 3SOO 3SO44

2-2-+ 2MnO+ 2MnO2 2 + + 2OH2OH--

La reazione risulta così bilanciata.La reazione risulta così bilanciata.

3377

RiepilogoRiepilogoMetodo ione – elettroneMetodo ione – elettrone

Stadio n. 1Stadio n. 1: : Dividere l’equazione in semireazioni.Dividere l’equazione in semireazioni.Stadio n. 2Stadio n. 2: : Bilanciare gli atomi diversi da H e da O.Bilanciare gli atomi diversi da H e da O.Stadio n. 3Stadio n. 3: : Bilanciare O aggiungendo HBilanciare O aggiungendo H22O.O.Stadio n. 4Stadio n. 4: : Bilanciare H aggiungendo HBilanciare H aggiungendo H++..Stadio n. 5Stadio n. 5: : Bilanciare le cariche aggiungendo eBilanciare le cariche aggiungendo e--..Stadio n. 6Stadio n. 6: : Calcolare il m.c.m. tra gli eCalcolare il m.c.m. tra gli e-- scambiati e scambiati e

sommare le due reazioni. Eliminare qualsiasi cosa sommare le due reazioni. Eliminare qualsiasi cosa risulti uguale tra i membri della reazione.risulti uguale tra i membri della reazione.

In ambiente basicoIn ambiente basico::Stadio n. 7Stadio n. 7: : Aggiungere da ambo le parti un numero Aggiungere da ambo le parti un numero

di OHdi OH-- pari agli H pari agli H+. +. Operare, quindi, opportune Operare, quindi, opportune semplificazioni.semplificazioni.

3388

Come operare con problemi Come operare con problemi stechiometrici relativi a stechiometrici relativi a

reazioni redoxreazioni redox• Problema: Quanti grammi di bi-cromato Problema: Quanti grammi di bi-cromato

di potassio sono necessari per ossidare di potassio sono necessari per ossidare lo ione Felo ione Fe2+2+ presente in 21 gr di FeSO presente in 21 gr di FeSO44 in Fein Fe3+3+, se la reazione avviene in , se la reazione avviene in ambiente acido?ambiente acido?

• Soluzione: E’ necessario prima Soluzione: E’ necessario prima bilanciare la reazione.bilanciare la reazione.

3399

Il bilanciamento va fatto per Il bilanciamento va fatto per stadistadi

• Stadio n. 1: Stadio n. 1:

CrCr22OO772- 2- 2Cr2Cr3+3+

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

• Stadio n. 2Stadio n. 2::

CrCr22OO772- 2- 2Cr 2Cr3+3++7H+7H22OO

FeFe2+ 2+ FeFe3+3+

• Stadio n. 3:Stadio n. 3:

CrCr22OO772-2-+ 14H+ 14H++ 2Cr 2Cr3+3+

+7H+7H22OO

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

• Stadio n. 4Stadio n. 4::CrCr22OO77

2-2-+14H+14H+++6 e+6 e- -

2Cr2Cr3+3++7H+7H22OOFeFe2+2+ Fe Fe3+3++1 e+1 e--

• Stadio n. 5Stadio n. 5::CrCr22OO77

2-2-+14H+14H+++6Fe+6Fe2+2+

2Cr2Cr3+3++7H+7H22O+6FeO+6Fe3+3+

La reazione è così La reazione è così bilanciata.bilanciata.

4400

Calcoli stechiometriciCalcoli stechiometrici

• Dalla reazione precedentemente bilanciata si Dalla reazione precedentemente bilanciata si evince che 1 mole di bi-cromato ossida 6 moli di evince che 1 mole di bi-cromato ossida 6 moli di solfato ferroso, quindi:solfato ferroso, quindi:

gr.(Kgr.(K22CrCr22OO77)=1*(2*39+2*52+7*16)=294gr.)=1*(2*39+2*52+7*16)=294gr.

gr. (FeSOgr. (FeSO44) = 6*(56+32+4*16)=912gr.) = 6*(56+32+4*16)=912gr.Applicando la proporzione:Applicando la proporzione:294:912=x:21 x=294*21/912=6,77gr.294:912=x:21 x=294*21/912=6,77gr. Per ossidare il FePer ossidare il Fe2+2+ a a FeFe3+ 3+ in 21 gr. di solfato ferrico, in 21 gr. di solfato ferrico,

sono necessari 6.77 gr. di bicromato di potassio sono necessari 6.77 gr. di bicromato di potassio

4411

ElettrolisiElettrolisi

• L’elettricità può fornire l’energia L’elettricità può fornire l’energia necessaria per fare avvenire reazioni che necessaria per fare avvenire reazioni che altrimenti non sarebbero spontanee. La altrimenti non sarebbero spontanee. La reazione avviene in quelle che vengono reazione avviene in quelle che vengono chiamate chiamate celle elettrolitichecelle elettrolitiche, a cui sono , a cui sono associati due associati due elettrodielettrodi: il : il catodocatodo, dove , dove avviene la avviene la riduzioneriduzione e l’ e l’anodoanodo, dove , dove avviene l’avviene l’ossidazioneossidazione. Si distinguono . Si distinguono almeno tre tipi di elettrolisi:almeno tre tipi di elettrolisi:

• Reazioni elettrolitiche di un sale fuso.Reazioni elettrolitiche di un sale fuso.• Reazioni elettrolitiche di un sale in Reazioni elettrolitiche di un sale in

soluzione.soluzione.• Reazioni elettrolitiche in soluzioni acidule.Reazioni elettrolitiche in soluzioni acidule.

4422

NaCl fuso

- +

Generatore di corrente continua

Catodo Anodo

Cl-Na+

2 Cl- Cl2 + 2 e-

Na+ + e- Na

Reazioni elettrolitiche di un Reazioni elettrolitiche di un sale fusosale fuso

Quando NaCl subisce elettrolisi, in realtà non passano elettroni attraverso il sale fuso, fra gli elettrodi. Nella massa fusa si crea un movimento di ioni; gli ioni positivi si muovono verso l’elettrodo negativo (catodo) e quelli negativi verso il positivo (anodo).

Cella di elettrolisi Cella di elettrolisi nella quale il nella quale il passaggio della passaggio della corrente elettrica corrente elettrica decompone il decompone il cloruro di sodio fuso cloruro di sodio fuso in sodio metallico e in sodio metallico e cloro gassoso. Se i cloro gassoso. Se i prodotti ottenuti non prodotti ottenuti non vengono tenuti vengono tenuti separati, essi separati, essi reagiscono reagiscono riformando NaClriformando NaCl

4433

Cosa succede agli elettrodiCosa succede agli elettrodi

• Quando l’elettricità comincia a fluire, le Quando l’elettricità comincia a fluire, le trasformazioni chimiche si realizzano. trasformazioni chimiche si realizzano. All’elettrodo positivo, All’elettrodo positivo, anodoanodo, quando gli elettroni , quando gli elettroni vengono strappati agli ioni cloro, caricati vengono strappati agli ioni cloro, caricati negativamente, avviene l’negativamente, avviene l’ossidazioneossidazione. Gli e. Gli e-- vengono pompati attraverso il circuito verso vengono pompati attraverso il circuito verso l’elettrodo negativo, il l’elettrodo negativo, il catodocatodo, dove avviene la , dove avviene la riduzioneriduzione quando gli elettroni vengono acquisiti quando gli elettroni vengono acquisiti dagli ioni sodio, caricati positivamente. Le dagli ioni sodio, caricati positivamente. Le trasformazioni chimiche che avvengono, sono le trasformazioni chimiche che avvengono, sono le seguenti:seguenti:

2Cl2Cl-- Cl Cl22(g) + 2 e(g) + 2 e-- ( (anodo = ossidazioneanodo = ossidazione) ) • NaNa++ + e + e-- Na Na ((catodo = riduzionecatodo = riduzione) ) 2Cl2Cl- - + 2Na+ 2Na++ Cl Cl22 + 2Na + 2Na

XX 1 1XX 2 2