Reazioni di disproporzione e dismutazione: un’analisi dettagliata
Le reazioni di disproporzione rappresentano un tipo particolare di reazione redox in cui un elemento presente nei reagenti si ossida parzialmente e si riduce parzialmente. La presenza di diversi gradi di ossidazione per molti elementi rappresenta un punto chiave in questo ambito.
Gli elementi, infatti, possono presentare più gradi di ossidazione oltre allo stato zero, caratteristico della sostanza elementare. Il numero di ossidazione positivo massimo corrisponde al numero di elettroni del livello di valenza, coincidendo quindi con il numero del gruppo, mentre il numero di ossidazione più negativo è determinato dagli elettroni necessari affinché l’elemento raggiunga la configurazione del gas nobile.
L’instabilità relativa dei diversi gradi di ossidazione di un elemento varia in base alla sua natura e a quella dei suoi composti. Questa instabilità è misurata dal potenziale normale di riduzione. In certi casi, avviene che una specie in soluzione, molecola o ione, si decomponga dando luogo a un processo simultaneo di ossidazione e riduzione senza l’intervento di altre specie, configurando così un processo di disproporzione o dismutazione.
Un esempio di reazione di dismutazione avviene nel caso di un elemento M che presenta tre diversi gradi di ossidazione a, a+b e a-c. In questa situazione, la specie a grado di ossidazione intermedio può originare la seguente reazione di dismutazione: (b+c)M^a ⇄ cM^(a+b) + bM^(a-c).
La variazione di energia libera associata a questa reazione è determinata da ΔG° = nFΔE° = – (bcFC – cbFB) = bcF(B-C). Affinché la reazione proceda nel senso della disproporzione, si deve avere ΔG° < 0, condizione che si verifica se C > B.
Un caso significativo è rappresentato dal rame, in cui le specie Cu^2+, Cu^+ e Cu, reagiscono tra di loro per dare luogo alla disproporzione. Tuttavia, il decorso delle reazioni di dismutazione può dipendere anche dal pH.
In conclusione, le reazioni di disproporzione e dismutazione sono fenomeni di fondamentale importanza nell’ambito della chimica redox, in quanto illustrano come la stabilità dei diversi gradi di ossidazione di un elemento possa influenzare il comportamento delle specie in soluzione.