Reazioni di ossido riduzione
Bilanciamento con il metodo delle semireazioni
(prima di cominciare a leggere assicuratevi di ricordare la definizione dinumero di ossidazione e le regole per calcolare il numero di ossidazione )
Ricordiamo anche che un elemento SI OSSIDA quando AUMENTA in valore assoluto il proprio numero di ossidazione, mentre SI RIDUCE quando DIMINUISCE in valore assoluto il proprio numero di ossidazione.
Un AGENTE OSSIDANTE strappa elettroni alla sostanza che si ossida e dal momento che acquista elettroni SUBISCE RIDUZIONE. Un AGENTE RIDUCENTE dona elettroni alla sostanza che si riduce, quindi SUBISCE OSSIDAZIONE.

1 – MOSSA NUMERO UNO

2 – MOSSA NUMERO DUE

Scriviamo le due semireazioni rispettivamente di ossidazione e di riduzione. Il numero di ossidazione viene scritto in alto a destra.

OSSIDAZIONE: un atomo di fosforo passa da n.o. 0 a n.o. +5, perdendo 5 elettroni
RIDUZIONE: un atomo di azoto guadagna 3 elettroni e passa da +5 a +2.
In breve:

P⁰ => P⁺⁵ + 5 e-
N⁺⁵ + 3e- => N⁺²

3 – MOSSA NUMERO TRE

Bilanciamo gli elettroni. In una reazione di ossidoriduzione gli elettroni persi complessivamente dagli elementi che si ossidano devono eguagliare gli elettroni guadagnati complessivamente dagli elementi che si riducono. In pratica bisogna moltiplicare gli atomi di fosforo e di azoto per due numeri in modo che gli elettroni persi dagli atomi di fosforo siano uguali a quelli guadagnati dagli atomi di azoto. In altre parole è come trovare un minimo comune multiplo, in questo caso è 15, dovrò moltiplicare i fosforo per 3 e l’azoto per 5. Riscriviamo le due semireazioni.

3P⁰ => 3P⁺⁵ + 15 e-
5N⁺⁵ + 15e- => 5N⁺²

Abbiamo bilanciato le due semireazioni, in pratica abbiamo stabilito che occorrono tre atomi di fosforo che si ossidano (totale 15 elettroni persi) per soddisfare 5 atomi di azoto che si riducono (totale 15 elettroni guadagnati).

4 – MOSSA NUMERO QUATTRO

Inseriamo i coefficienti che abbiamo trovato nella reazione originale da entrambe le parti (reagenti e prodotti). Se gli atomi in questione fanno parte di molecole il coefficiente va messo davanti alla molecola nel suo insieme.

3P + 5HNO₃ + H₂0 => 5NO + 3H₃PO₄

5 – MOSSA NUMERO CINQUE

A questo punto bisogna bilanciare anche gli elementi che non hanno subito ossidoriduzione, in questo caso (ma non è detto che sia sempre così) idrogeno e ossigeno. Nei reagenti ho16 atomi di ossigeno e 7 di idrogeno, mentre nei prodotti ne ho 17 di ossigeno 9 di idrogeno, basterà aggiungere una molecola d’acqua.

3P + 5HNO₃ + 2H₂0 => 5NO + 3H₃PO₄

La reazione è bilanciata!

Facciamo un altro esempio. A differenza della reazione precedente qui sono presenti degli ioni, bisogna tenerne conto quando si calcola il numero di ossidazione (vedi regole)

MnO₄^- + H⁺ + H₂O₂ => Mn⁺² + O₂ + H₂0

Numeri di ossidazione dei REAGENTI (in ordine da sinistra a destra)
Mn = +7, O = -2, H = +1, H = +1, O = -1

Numeri di ossidazione dei PRODOTTI (in ordine da sinistra a destra)
Mn = +2, O = 0, H = +1, O = -2

L’ossigeno O passa da -1 a 0, aumenta il proprio numero di ossidazione, quindi si ossida, cioè perde o presta elettroni.
Il manganese Mn passa da + 7 a +2, diminuisce il proprio numero di ossidazione, quindi si riduce, cioè guadagna elettroni.

Scriviamo le due semireazioni, questa volta però bisogna tenere conto del fatto che, già in partenza gli atomi di ossigeno che si ossidano sono 2, quindi scriverò:

OSSIDAZIONE: due atomi di ossigeno passano da -1 a 0, perdendo un elettrone ciascuno per un totale di due elettroni.
RIDUZIONE: un atomo di manganese passa da +7 a +2 guadagnando cinque elettroni. (il 2 che vedete davanti all’ossigeno non l’ho scritto per bilanciare le semireazioni, ma a causa del fatto che nella reazione originale, non bilanciata, ho già in partenza due atomi di ossigeno che si ossidano)

2O^-1 => 2O⁰ + 2e-
Mn⁺⁷ + 5e- => Mn⁺²

Adesso bilanciamo le due semireazioni. Non essendo 2 e 5 multipli l’uno dell’altro, moltiplico 2 per 5 e 5 per 2.

5^.2O^-1 => 5^.2O⁰ + 10e-
2Mn⁺⁷ + 10e- => 2Mn⁺²

In totale quindi avrò 10 atomi di ossigeno che si ossidano (cioè 5 molecole di acqua ossigenata) rilasciando 10 elettroni e 2 atomi di manganese che si riducono acquistando 10 elettroni. Sostituisco gli indici trovati

2MnO₄^- + H⁺ + 5H₂O₂ => 2Mn⁺² + 5O₂ + H₂0

Finiamo di bilanciare aggiustando l’idrogeno e l’ossigeno che non ha subito ossidoriduzione.

2MnO₄^- + 6H⁺ + 5H₂O₂ => 2Mn⁺² + 5O₂ + 8H₂0

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