Esercizi su ossidanti e riducenti

Sono presentati 15 esercizi risolti e commentati che si basano sulla comprensione di ossidanti e riducenti, e su come individuarli in una reazione di ossidoriduzione. Nel contesto di una reazione di ossidoriduzione, una delle specie si ossida, perdendo elettroni e aumentando il suo numero di ossidazione. Un esempio illustrativo è la semireazione 2 Cl⁻ → Cl2 + 2 e⁻, dove l’ione cloruro, cambiando il suo numero di ossidazione da -1 a 0, si ossida.

Nelle reazioni di ossidoriduzione, in quanto ci sono scambi di elettroni, deve esserci una specie che si riduce, ovvero acquista elettroni e diminuisce il suo numero di ossidazione. Ad esempio, nella semireazione F2 + 2 e⁻ → 2 F⁻, il fluoro diventa più ridotto cambiando il suo numero di ossidazione da 0 a -1.

Se il numero di elettroni scambiati nelle due semireazioni è uguale, come nel caso delle due reazioni sopra citate, la reazione complessiva è 2 Cl⁻ + F2 → Cl2 + 2 F⁻.

Alcune specie hanno la tendenza ad ossidarsi, mentre altre si riducono. Questa tendenza può essere stimata usando i valori dei potenziali normali di riduzione, che sono determinati in riferimento all’elettrodo standard di idrogeno.

In base ai valori dei potenziali normali di riduzione, si possono anche ricavare i potenziali di ossidazione relativi alle semireazioni di ossidazione. Per esempio, se il potenziale di riduzione per la semireazione Cl2 + 2 e⁻ → 2 Cl⁻ è +1.358 V, allora il potenziale di ossidazione per la semireazione 2 Cl⁻ → Cl2 + 2 e⁻ è -1.358 V. Questi valori sono validi nelle condizioni standard, mentre per condizioni non standard, il calcolo del fem di una cella si esegue con l’equazione di Nernst, proposta dal chimico tedesco Walther Hermann Nernst.

In presenza di condizioni appropriate, una reazione di ossidoriduzione può avvenire spontaneamente e fornire energia elettrica, creando così una pila. Questo accade quando la somma dei potenziali di ossidazione e di riduzione è positiva, che corrisponde anche al voltaggio massimo ottenibile dalla pila quando le concentrazioni delle specie disciolte sono unitarie.

Per esercitarsi con questi concetti, si suggeriscono 15 esercizi distinti su ossidanti e riducenti. In molte reazioni, è essenziale riconoscere quale specie funge da ossidante e quale da riducente. Sono elencate numerose reazioni, comprendendo elementi diversi come zinco, carbonio, manganese, argento, cromo, ferro e molte altre. L’obiettivo generale è di individuare la specie ossidante e quella riducente nelle varie reazioni citate.

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