In questo articolo, vengono presentati esercizi relativi alle reazioni di ossido-riduzione (redox) e il loro bilanciamento tramite il metodo delle semireazioni. Questo approccio prevede l’eliminazione degli ioni spettatori, ovvero quegli ioni che non subiscono variazioni di stato di ossidazione durante la reazione. Gli esercizi possono essere formulati sia in forma molecolare che ionica, permettendo una maggiore comprensione dei concetti fondamentali delle redox.
Passaggi per il bilanciamento delle redox
Per affrontare correttamente gli esercizi sulle redox, è necessario seguire una serie di passaggi in una sequenza rigorosa:
- Dividere il sistema in due semireazioni
- Bilanciare gli atomi di massa
- Aggiungere ossigeno, quando mancante, sotto forma di acqua
- Aggiungere idrogeno, se necessario, sotto forma di ioni H+
- Calcolare la carica netta a sinistra e a destra di ciascuna semireazione, aggiungendo elettroni dove necessario
Nel caso in cui la reazione sia in un ambiente basico, altri passaggi sono da seguire. Si devono aggiungere ioni OH– a ciascuna semireazione in quantità equivalenti agli ioni H+ presenti. Successivamente, H+ e OH– si combinano per formare acqua, semplificando le eventuali molecole d’acqua già presenti. A questo punto, entrambe le semireazioni dovrebbero risultare bilanciate, anche se gli elettroni sono posizionati in modo opposto in ciascuna di esse.
Esercizi pratici
Di seguito sono riportati alcuni esercizi pratici per illustrare la tecnica di bilanciamento delle reazioni redox.
Consideriamo la reazione: C + H2SO4 → CO2 + SO2 + H2O. Le semireazioni possono essere scritte come segue:
C → CO2
H2SO4 → SO2.
Essendo le masse già in equilibrio, procediamo ad aggiungere ossigeno dove è mancante, utilizzando acqua:
C + 2 H2O → CO2
H2SO4 → SO2 + 2 H2O.
Dobbiamo ora aggiungere idrogeno come H+:
C + 2 H2O → CO2 + 4 H+
2 H+ + H2SO4 → SO2 + 2 H2O.
Le semireazioni possono ora essere completate con l’aggiunta di elettroni:
C + 2 H2O → CO2 + 4 H+ + 4 e–
2 e– + 2 H+ + H2SO4 → SO2 + 2 H2O.
Per uniformare il numero di elettroni, moltiplichiamo la seconda semireazione per 2:
C + 2 H2O → CO2 + 4 H+ + 4 e–
4 e– + 4 H+ + 2 H2SO4 → 2 SO2 + 4 H2O.
Infine, sommiamo i membri delle due semireazioni e semplifichiamo:
C + 2 H2SO4 → CO2 + 2 SO2 + 2 H2O.
Un altro esempio è la reazione HNO3 + HI → NO + I2 + H2O. Le semireazioni sono:
HNO3 → NO
HI → I2.
Dopo aver bilanciato la massa nella seconda semireazione, procediamo con le aggiunte di acqua e ioni H+, e poi con l’inserimento degli elettroni, fino a ottenere il bilanciamento finale.
Nella sezione successiva, vedremo come affrontare esercizi di bilanciamento delle redox in forma ionica.
