Non metalli: capacità ossidanti, reazioni

I non metalli hanno la tendenza ad acquistare elettroni e pertanto si comportano da ossidanti: il loro potere ossidante aumenta all’aumentare dell’elettronegatività.

Periodicità e capacità ossidanti

Poiché l’elettronegatività diminuisce dall’alto verso il basso lungo un gruppo tra gli alogeni il più forte ossidante è il fluoro e il meno ossidante è lo iodio.

Il fluoro che è l’elemento più elettronegativo tra tutti è il più forte ossidante; esso infatti è in grado di ossidare l’ossigeno presente nell’acqua secondo la reazione:

F_2(g) + 2 H₂O_(l) → 3 HF _(aq) + O_2(g)

Il cloro che nell’ambito degli alogeno  è il più elettronegativo dopo il fluoro ossida sia lo ione bromuro che lo ione cloruro secondo le reazioni:

Cl_2(g) + 2 Br^–_(aq) → 2 Cl^–_(aq) + Br_2(l)

Cl_2(g) + 2 I^–_(aq) → 2 Cl^–_(aq) + I_2(s)

Mentre il bromo riesce a ossidare lo ione ioduro:

Br_2(l) + 2 I^–_(aq) → 2 Br^–_(aq) + I_2(s)

Gli alogenuri possono essere ossidati da opportuni agenti ossidanti secondo la semireazione:

2 X^–→ X₂ + 2 e^–

Agenti ossidanti tra cui KMnO₄ e K₂Cr₂O₇ ossidano Cl^–, Br^– e I^– rispettivamente a Cl₂, Br₂ e I₂ ma non riescono a ossidare lo ione F^– che è il più forte tra gli ossidanti pertanto per ottenere F₂ bisogna procedere per via elettrochimica.

Gli anioni monoatomici dei non-metalli e le loro forme protonate abitualmente esibiscono il loro numero di ossidazione più basso così ad esempio il cloro che ha numeri di ossidazione -1, +1, +3, +5 e +7 quando è presente come ione Cl^– ovvero nella sua forma protonata HCl ha numero di ossidazione pari a -1 che è il numero di ossidazione più basso che ha il cloro.

A seconda delle loro proprietà i non metalli possono essere suddivisi in due categorie:

1)      Non metalli che hanno un’elettronegatività maggiore di 2.8

2)      Non metalli che hanno un’elettronegatività compresa tra 1.9 e 2.8

I primi sono ottimi agenti ossidanti infatti il fluoro molecolare deve essere conservato in contenitori di nichel o di rame che danno luogo al fenomeno della passivazione in quanto si ricoprono di un sottile film mentre gli altri metalli vengono facilmente ossidati dal fluoro che tende spontaneamente a trasformarsi in F^–.

L’ossigeno molecolare O₂ è un forte agente ossidante ma le reazioni avvengono con una velocità molto bassa.

Alla seconda categoria appartengono non metalli che  vengono raramente usati quali ossidanti.

Reazioni dei non metalli

I non metalli partecipano ad alcune reazioni di sintesi: molti non metalli infatti reagiscono con i metalli per dar luogo alla formazione di composti ionici la cui formula può essere determinata dalla carica del catione e da quella dell’anione.

Ad esempio dalla reazione tra alluminio e bromo si ottiene un composto la cui formula può essere prevista tenendo conto del fatto che l’alluminio ha carica +3 e il bromo ha carica -1 pertanto la formula è AlBr₃. La reazione non bilanciata è:

Al + Br₂ → AlBr₃

Pur essendo una reazione di ossidoriduzione essa può essere facilmente bilanciata anche “a vista” tenendo conto che a sinistra di sono due atomi di bromo e a destra ve ne sono tre quindi a sinistra si mette il coefficiente 3 davanti a Br₂ e a destra il coefficiente 2 davanti a AlBr₃. L’alluminio viene quindi bilanciato di conseguenza ottenendosi:

2 Al + 3 Br₂ → 2 AlBr₃

In una reazione di sintesi molti non metalli possono reagire con non metalli più reattivi con formazione di un composto covalente:

S_8(s) + 8 O_2(g) → 8 SO_2(g)

Alcuni ossidi di non metalli possono decomporsi per riscaldamento in una reazione di ossidoriduzione:

2 Cl₂O_5(g) → 2 Cl_2(g) + 5 O_2(g)

mentre altri ossidi di non metalli come il pentossido di diazoto si decompongono in una reazione di ossidoriduzione in un elemento e in un composto:

2 N₂O_5(g) → O_2(g) + 4 NO_2(g)