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Reazioni Red-Ox. Le reazioni chimiche possono essere classificate in: Reazioni di Ossido-Riduzione (o Red-Ox); Reazioni di NON Ossido-Riduzione (o NON.

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1 Reazioni Red-Ox

2 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 (dallinglese Reduction = Riduzione e Oxidation = Ossidazione) una reazione nella quale vi è uno scambio di elettroni, con variazione dei numeri di ossidazione. Immaginate dunque limportanza di queste reazioni… Tantissime reazioni – anche organiche e biochimiche – sono Red-Ox.

3 Lossidazione 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 lagente RIDUCENTE. La specie che accetta elettroni si riduce ed è lagente OSSIDANTE. Durante una Red-Ox non vi sono elettroni liberi: quelli persi da una specie sono acquistati dallaltra (uguaglianza di e - ).

4 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 latomo allo stato elementare. Si può mettere in relazione con il numero di elettroni messi in gioco dallelemento in un legame chimico: la carica che assumerebbe un elemento in un composto, se si attribuissero gli elettroni di legame allelemento 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.

5 Tutti gli elementi NON combinati hanno n.o. = 0; Tutte le molecole biatomiche (o poliatomiche) omonucleari hanno n.o. = 0 (H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 ; O 3 ; P 4 ; S 8 ); 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;

6 Lidrogeno ha n.o. = + 1 in tutti i composti, tranne negli idruri dove il n.o. = - 1 (perché più elettronegativo); Lossigeno ha n.o. = - 2 nella maggior parte dei composti; nei perossidi (gruppo perossidico -O-O-; lunico uscito è lacqua ossigenata, H 2 O 2 ) il n.o. = - 1 (solo nel composto F 2 O 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!!!).

7 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)

8 Come faccio a calcolare il numero di ossidazione di uno o più elementi in un composto? Basta iniziare dalle certezze! Vediamo qualche esempio… Au H2H2 HCl H2OH2O HMnO 4 Ba(NO 3 ) 2 Ricordiamoci che il n.o. massimo coincide con il gruppo.

9 Per assegnare il segno ricordiamoci della elettronegatività. K 2 Cr 2 O 7 Al 2 (SO 4 ) 3 H2O2H2O2 CO CCl 4 C2H6C2H6 C 6 H 12 O 6 (anche elementi combinati possono avere n.o. = 0) CHCl 3 SO 3 2- ClO - Na 2 S 4 O 6

10 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

11 NON cè ossidazione se non cè riduzione e viceversa. Di conseguenza una reazione completa è sempre di ossido- riduzione, mai SOLO ossidazione e mai SOLO riduzione: 1997, O, CHI, 45 La reazione C + O 2 = CO 2 è una reazione: 1) di ossidazione 2) di riduzione 3) acido–base 4) di scambio semplice 5) di ossidoriduzione

12 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). Cl 2 + NaOH NaCl + NaClO 3 + H 2 O P 4 + 3KOH + 3H 2 O PH 3 + 3KH 2 PO 2 Vediamo ora qualche domanda ufficiale un po più seria…

13 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 lossidazione e la riduzione 3.Determina gli elettroni ceduti e acquistati tra lox e il red 4.Scambia il numero di elettroni tra lox e il red (determina i coefficienti stechiometrici) 5.Inizia a bilanciare gli elementi che subiscono lossidazione e la riduzione tra i reagenti

14 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 + HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O In tal caso il coefficiente stechiometrico si mette prima tra i prodotti e poi si passa ai reagenti.

15 11.Nel caso di dismutazioni, iniziare a bilanciare dal membro dove lelemento si trova sotto i 2 diversi stati di ossidazione. DismutazioneComproporzione DisproporzioneSinproporzione Ossido-riduzione interna

16 2004, C, NAZ, 23 Indicare la serie di coefficienti stechiometrici, tra le quattro seguenti, che permette di bilanciare in modo corretto la seguente reazione: H 2 S + HNO 3 => H 2 SO 4 + NO + H 2 O A) 1, 4, 1, 4,2 B) 3, 8, 3, 8, 4 C) 2, 8, 2, 8, 4 D) 5, 8, 5, 8, 4

17 2005, C, NAZ, 46 Lo ione permanganato ossida la fosfina (PH 3 ) in ambiente acido, secondo la reazione: PH 3 + MnO H + => H 2 O + Mn 2+ + H 3 PO 4 I coefficienti della reazione sono nellordine: 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, , C, NAZ, 49 Indica i coefficienti della reazione redox che si verifica nella pila descritta nellesercizio precedente: XO Br + H + => XO Br 2 + H 2 O 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

18 2001, C, NAZ, 14 I clorati sono composti largamente usati nellindustria dei fuochi dartificio. Essi sono generalmente prodotti per elettrolisi di una soluzione acquosa di KCl: nel processo, il Cl 2 che si svolge allanodo reagisce con gli ioni OH - che si formano al catodo, secondo la seguente reazione: Cl 2 (g) + OH - (aq) => ClO 3 - (aq) + Cl - (aq) + H 2 O (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

19 2007, Altro, GNC, 35 Indica i coefficienti corretti della seguente reazione: S + OH - = S 2- + S 2 O H 2 O A) 6, 6, 4, 1, 3 B) 10,18, 4, 3, 9 C) 4, 6, 2, 1, 3 D) 8, 18, 2, 3, 9

20 1998, C, NAZ, 41 Identificare la corretta serie di numeri di ossidazione del carbonio nelle tre posizioni della molecola CH 3 -CHOH-COOH: A) -3, -2, -1 B) +4, 0, +4 C) -3, 0, +3 D) +3, 0, , 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


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