Bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione

Il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione consente di calcolare i rapporti stechiometrici delle varie specie presenti

Un metodo spesso usato per il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione è quello che sfrutta i numeri di ossidazione che si basa sul principio che la carica elettrica deve essere conservata nel corso di una reazione così ogni aumento nel numero di ossidazione deve essere compensato da una diminuzione.

Pertanto dopo aver individuato in una reazione la specie che si ossida e la specie che si riduce e dopo aver assegnato i rispettivi numeri di ossidazione, si osserva il numero di elettroni ceduto dal riducente e quello acquistato dall’ossidante. Poiché esso deve risultare complessivamente uguale si cercano dei coefficienti stechiometrici opportuni che lo rendano tale. Tuttavia non sempre è univoco assegnare il numero di ossidazione, si pensi alla molecola KSCN, per cui un metodo più semplice per bilanciare dette reazioni consiste nel metodo delle semireazioni.

Per il bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione  bisogna seguire, rigorosamente in sequenza, i seguenti passaggi :

1)       Separare le reazione in due semireazioni

2)     Bilanciare la massa

3)     Aggiungere ossigeno, dove è mancante, sotto forma di acqua

4)     Aggiungere idrogeno , dove è mancante, sotto forma di H+

5)     Contare la carica netta a sinistra e a destra di ciascuna semireazione e aggiungere elettroni dal lato dove mancano

6)     Se la reazione avviene in ambiente basico, aggiungere a sinistra e a destra di ogni semireazione, tanti OH quanti sono gli H+ che sono presenti nella semireazione. Combinare H+ e OH ( ricordando che H+ + OH= H2O) e semplificare con eventuali altre molecole di acqua presenti.

A questo punto si dispone di due semireazioni, ognuna delle quali è bilanciata in cui , tuttavia compaiono elettroni sulla sinistra di una e sulla destra dell’altra.

7)     Per ottenere il bilanciamento delle  reazioni di ossidoriduzione si deve moltiplicare ciascuna semireazione per un opportuno coefficiente tale che quando le due semireazioni sono sommate gli elettroni si semplificano.

8)     Sommare membro a membro le due semireazioni

 

Esercizi sul bilanciamento delle  reazioni di ossidoriduzione

Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione :

MnO4 + H2C2O4 = Mn2+ + CO2

1)       Le due semireazioni sono

MnO4 = Mn2+

H2C2O4= CO2

2)     La massa è bilanciata nella prima semireazione mentre , nella seconda vi sono due atomi di carbonio a sinistra e solo uno a destra per cui si antepone il numero 2 davanti a CO2

MnO4 = Mn2+

H2C2O4= 2 CO2

3)     Nella prima semireazione vi sono 4 atomi di ossigeno a sinistra e nessuno a destra quindi si aggiungono 4 molecole di H2O a destra ; nella seconda semireazione vi sono 4 atomi di ossigeno a sinistra e 2×2 = 4 atomi di ossigeno a destra quindi l’ossigeno è bilanciato

MnO4 = Mn2+ + 4 H2O

H2C2O4 = 2 CO2

4)     Nella prima semireazione compaiono 4 ∙ 2 = 8 idrogeni a destra e nessuno a sinistra : aggiungiamo 8 H+ a sinistra. Nella seconda semireazione compaiono 2 idrogeni a sinistra e nessuno a destra : aggiungiamo 2 H+ a destra

5)     MnO4 + 8 H+ = Mn2+ + 4 H2O

H2C2O4 = 2 CO2 + 2 H+

6)     Poiché la reazione avviene in ambiente acido si tralascia il punto 6)

7)     Nella prima semireazione vi sono a sinistra  1 carica negativa e 8 positive : totale 7 positive mentre a destra vi sono 2 cariche positive . Occorrerà aggiungere 5 e a sinistra.

Nella seconda semireazione vi sono 2 cariche positive a destra : occorrerà aggiungere 2 e a destra :

MnO4 + 8 H+ + 5 e = Mn2+ + 4 H2O

H2C2O4 = 2 CO2 + 2 H+ + 2 e

8)     Per far sì che il numero di elettroni scambiati siano uguali occorre moltiplicare la prima semireazione per 2 e la seconda per 5 :

2 MnO4 + 16 H+ + 10 e = 2 Mn2+ + 8 H2O

5 H2C2O4 = 10 CO2 + 10 H+ + 10 e

9)     Sommiamo membro a membro :

2 MnO4 + 16 H+ + 10 e + 5 H2C2O4 = 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2 + 10 H+ + 10 e

Semplificando a destra e a sinistra le specie uguali così come in un’equazione di 1° si ha :

2 MnO4 + 6 H+ + 5 H2C2O4 = 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2

Bilanciare le seguente reazione di ossidoriduzione in ambiente basico :

MnO4 + I = MnO42- + IO3

MnO4 + 1 e- = MnO42-

I + 3 H2O = IO3+ 6 H+ + 6 e

Poiché la reazione avviene in ambiente basico aggiungiamo 6 OH nella seconda semireazione e, ricordando che 6 OH + 6 H+= 6 H2O , dopo aver apportato le opportune semplificazioni si ha :

MnO4 + 1 e = MnO42-

I + 6 OH = IO3 + 3 H2O + 6 e

Moltiplichiamo la prima semireazione per 6 per far in modo che gli elettroni scambiati siano uguali e dopo averli semplificati si ha :

6 MnO4 + I + 6 OH = 6 MnO42- + IO3 + 3 H2O

Bilanciare la seguente reazione di ossidoriduzione

H2O2 + MnO2 = MnO4 + H2O

H2O2 + 2 H+ + 2e = 2 H2O

MnO2 + 2 H2O =2 MnO4 + 4 H+ + 3 e

Per fare in modo che il numero di elettroni scambiati sia uguale moltiplichiamo la prima semireazione per 3 e la seconda per 2  :

3 H2O2 + 6 H+ + 6 e = 6 H2O

2 MnO2 + 4 H2O = 4 MnO4 + 8 H+ + 6 e

Sommiamo membro a membro e semplifichiamo :

3 H2O2 + 2 MnO2 = 2 H2O + 2 MnO4 + 2 H+

 

 

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