Lic. classico”D.A. Azuni” - Sassari

Lic. classico”D.A. Azuni” - Sassari

Prof. Paolo Abis

Reazioni ChimicheTutti i diversi tipi di reazioni chimiche possono essere

classificati in due sole categorie fondamentali:

le reazioni che avvengono con trasferimento di protoni da una specie chimica ad un'altra, e

quelle che avvengono con trasferimento di elettroni da un atomo ad un altro.

Le prime sono le reazioni acido-base, mentre le seconde si chiamano reazioni di ossido-riduzionereazioni di ossido-riduzione.

Ossidazione Nel linguaggio comune, con il termine di

"ossidazione" si intende indicare le trasformazioni che subiscono i metalli (o anche altre sostanze) quando sono esposti all'aria per lungo tempo.

Si dice ad esempio che il ferro si è ossidato quando si è formata la ruggine, oppure che il vino si è ossidato quando, per essere stata tappata male la bottiglia entro la quale avrebbe dovuto conservarsi, ha alterato le sue qualità organolettiche.

Si tratta, in entrambi i casi, di trasformazioni causate dalla presenza dell'ossigeno. Nel caso del ferro, esso reagisce con l'ossigeno nel modo seguente:

4 Fe + 3 O2  --->  2 Fe2O3 4 Fe + 3 O2  --->  2 Fe2O3

Riduzione

Allo stesso modo, si usa comunemente il termine di "riduzione" per indicare le trasformazioni di sottrazione dell'ossigeno da alcune sostanze.

Si usa dire ad esempio che i metalli si ottengono dai loro minerali per riduzione. I minerali del ferro, che sono sostanzialmente degli ossidi, vengono infatti ridotti a ferro metallico utilizzando il carbone coke all'interno di grossi dispositivi a forma di tino detti "alti forni". La reazione che avviene in questi impianti può essere sintetizzata nel modo seguente:                                     

FeFe22OO33 + 3 C  ---->  2 Fe + 3 CO + 3 C  ---->  2 Fe + 3 CO

Reazioni di ossido-riduzione

Se si osserva con attenzione l'ultima reazione che abbiamo scritto:

FeFe22OO33 + 3 C  ---->  2 Fe + 3 CO + 3 C  ---->  2 Fe + 3 CO

si nota che oltre alla riduzione dell'ossido di ferro a ferro è avvenuta anche l'ossidazione del carbonio ad ossido.

In effetti, si realizza contemporaneamente anche una riduzione. Le reazioni in cui avvengono contemporaneamente una reazione di ossidazione ed una di riduzione sono dette :

reazioni di ossido-riduzione (o, più brevemente, reazioni redox).reazioni di ossido-riduzione (o, più brevemente, reazioni redox).

riduzione

ossidazione

Reazioni redoxSe analizziamo le reazioni redox notiamo che nella ossidazione vi è sempre una molecola in cui un elemento che la costituisce perde uno o più elettroni e, contemporaneamente, vi è un’altra molecola in cui un elemento acquista elettroni.

CuCu2+2+((aqaq) + Zn () + Zn (ss) ) Cu ( Cu (ss) + Zn) + Zn2+2+((aqaq))

Zn(Zn(ss) ) Zn Zn2+2+((aqaq) + 2 e) + 2 e-- cedecede ee--

CuCu2+2+((aqaq) + 2 e) + 2 e-- Cu( Cu(ss)) acquistaacquista ee--

reaction of SnCl2 + Zn, and the Sn

Riducente-Ossidante

La molecola in cui è contenuto l'atomo che perde elettroni e che quindi si ossida, si dice agente riducente (o semplicemente riducente), viceversa la molecola in cui è contenuto l'atomo che assume gli elettroni, riducendosi, viene detta agente ossidante (o semplicemente ossidante).

Riduzione-OssidazioneCuCu2+2+((aqaq) + Zn () + Zn (ss) ) Cu ( Cu (ss) + Zn) + Zn2+2+((aqaq))

CuCu2+2+((aqaq) + 2 e) + 2 e-- Cu( Cu(ss) ) acquistaacquista e e--

Zn(Zn(ss) ) Zn Zn2+2+((aqaq) + 2 e ) + 2 e cedecede e e-- si ossidasi ossida

si riducesi riduce

agente riducente

agente ossidante

animazione

Il concetto generale

Il concetto di ossido-riduzione oggi viene esteso a qualsiasi sostanza o elemento chimico che acquista o perde elettroni (indipendentemente dalla presenza o meno dell’ossigeno). Ad esempio la seguente reazione di sintesi è una reazione di ossido-riduzione:

2 Na + Cl2  --->  2 NaCl

La trasformazione del sodio metallico in ione sodio, attraverso la perdita di elettroni (ossidazione) e, contemporaneamente, la trasformazione del cloro atomico in ione cloro, attraverso l'acquisto di elettroni (riduzione).

Il concetto generale

Reazioni redox

Tutte le reazioni di combustione:CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)

Reazioni di un metallo con un acido:Zn(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2(g)

Reazioni di un metallo con un altro metallo:Zn(s) + CuSO4(aq) Cu(s) + ZnSO4(aq)

Ossidanti e riducenti

Ricapitolando

Ossidazione:• Acquisto di ossigeno

• Perdita di elettroni

Riduzione:• Perdita di ossigeno

• Acquisto di elettroni

Incremento del numero

di ossidazione

Riduzione del numero

di ossidazione

2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)

Ossidato - acquista ossigeno

Sarà una redox ?

Mg Mg2+

O O2-

Mettiamo gli e-

+2e-

+2e-

Ossidato – perde e-

Ridotto – acquista e-

E’ una redox !!!

Non ci può essere ossidazione senza Non ci può essere ossidazione senza riduzione: gli elettroni non vanno in riduzione: gli elettroni non vanno in giro da soli! giro da soli!

Tanti elettroni perde la specie che si Tanti elettroni perde la specie che si ossida, tanti ne deve guadagnare quella ossida, tanti ne deve guadagnare quella che si riduce.che si riduce.

Molto ImportanteMolto Importante

1 2

3 4

Il nostro esperimentoIl nostro esperimento

Cosa avviene ?Cosa avviene ?Riduzione degli ioni Riduzione degli ioni

AgAg++ ad opera del ad opera del rame metallico.rame metallico.

Cu + AgCu + Ag++ ----> Cu ----> Cu2+2+ + Ag + Ag

Cu(s) + 2AgNO3(aq) Cu(NO3 )2(aq) + 2Ag(s)

2Ag+ 2Ag

Cu Cu2+

Completiamo la semi-reazione

+2e-

+2e-

Ossidato?Ridotto?

Ossidato – perde e-

Ridotto – acquista e-

Ricapitolando

Ossidazione:• Acquisto di ossigeno

• Perdita di elettroni

Riduzione:• Perdita di ossigeno

• Acquisto di elettroni

Incremento del numero

di ossidazione

Riduzione del numero

di ossidazione

... e il numero di ossidazione ?... e il numero di ossidazione ?Per scoprire se una reazione chimica è

o non è una reazione redox, è sufficiente controllare i numeri di ossidazione degli elementi che partecipano alla reazione.

Il cambiamento del numero di ossidazione corrisponde infatti ad un trasferimento di elettroni da una specie chimica ad un'altra.

... e il numero di ossidazione ?... e il numero di ossidazione ? Si definisce numero di ossidazione di un

elemento, un numero, di solito intero, preceduto dal segno (+) o (-), che indica gli elettroni che un atomo ha acquistato (o ceduto).

a) se un elemento ha aumentato il suo n.o. si è ossidato in quanto ad un aumento del numero di ossidazione corrisponde una perdita di elettroni.

b) se un elemento ha diminuito il n.o., si è ridotto perché ad una diminuzione del numero di ossidazione corrisponde l'acquisto di elettroni.

Numero di OssidazioneCuCu2+2+((aqaq) + Zn () + Zn (ss) ) Cu ( Cu (ss) + Zn) + Zn2+2+((aqaq))

Cu2+(aq) + 2 e- Cu(s) acquista e-

Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e cede e- si ossida

si riduce

Aumenta il n. di ossidazione0 +2

Diminuisce il n. di ossidazione0+2

H2(g) + ½ O2(g) H2O(g)+10

-20O

H

H2 + ½ O2 H2O

Ossidato?

H incremento

del n. di Ossidazione

Ridotto?

O diminuzione

del n. di Ossidazione

+10H

-20O