Ioni spettatori: esercizi svolti

Gli ioni spettatori sono specie che, in una reazione chimica, non variano il proprio numero di ossidazione.
In una reazione redox data in forma molecolare compaiono specie che si ossidano, specie che si riducono e specie che non si ossidano né si riducono ovvero che assistono da “spettatori” alla reazione.

Questo tipo di reazioni risultano le più complicate in quanto, dopo aver eliminato gli spettatori, si bilanciano sia con il metodo del numero di ossidazione sia con il metodo delle semireazioni e poi si devono reintrodurre gli spettatori per ottenere la reazione bilanciata.
Vengono proposte alcune reazioni in forma molecolare delle quali si devono individuare gli ioni spettatori che spesso sono metalli alcalini o alcalino-terrosi

Esercizi

Individuare gli ioni spettatori delle reazioni

1) KI + H₂SO₄ → K₂SO₄ + I₂ + H₂S + H₂O

Se si conoscono le regole per attribuire i numeri di ossidazione alle varie specie presenti non si ha difficoltà nell’individuare gli spettatori.

Infatti il potassio ha numero di ossidazione +1 ad ambo i membri ed è quindi uno spettatore.

Lo iodio, invece, passa da numero di ossidazione -1 a 0 quindi non è uno spettatore.

Lo zolfo passa da numero di ossidazione +6 in H₂SO₄ a numero di ossidazione -2 in H₂S quindi non è uno spettatore. L’idrogeno e l’ossigeno mantengono il loro numero di ossidazione ad ambo i membri quindi sono spettatori.

Si eliminano quindi gli spettatori e si scrive la reazione in forma ionica:
I^–+ H₂SO₄ → I₂ + H₂S
Bilanciando si ha:
8 I^– + H₂SO₄ + 8 H⁺ → 4 I₂ + H₂S + 4 H₂O

Si inserisce lo ione K⁺ per ottenere 8 KI e 8 K⁺ devono essere messi anche a destra:
8 KI + H₂SO₄ + 8 H⁺ → 4 I₂ + H₂S + 4 H₂O + 8 K⁺

Dalla traccia dell’esercizio sappiamo che a destra compare K₂SO₄ che contiene 2 ioni K⁺ quindi inseriamo a destra 4 K₂SO₄
8 KI + H₂SO₄ + 8 H⁺ → 4 I₂ + H₂S + 4 H₂O + 4 K₂SO₄

A sinistra vi sono 8 H⁺ provenienti da H₂SO₄ quindi vi saranno 4 H₂SO₄ che, sommati ad H₂SO₄ danno 5 H₂SO₄ quindi la reazione bilanciata è:
8 KI + 5 H₂SO₄ → 4 I₂ + H₂S + 4 H₂O + 4 K₂SO₄

2) Ag₂S + HNO₃ → AgNO₃ + NO + S + H₂O

L’argento ha numero di ossidazione +1 ad ambo i membri ed è quindi uno spettatore.

Lo zolfo passa da numero di ossidazione -2 a 0 quindi non è uno spettatore; l’idrogeno e l’ossigeno che hanno ad ambo i membri rispettivamente numero di ossidazione +1 e -2 sono spettatori.
L’azoto passa da numero di ossidazione +5 a +2 quindi non è uno spettatore.

Si eliminano quindi gli spettatori e si scrive la reazione in forma ionica:
S^2- + HNO₃ → NO + S

Si noti che sia l’idrogeno che l’ossigeno conviene, benché spettatori, non eliminarli.

Bilanciando si ha:
3 S^2- +2 HNO₃ + 6 H⁺ → 2 NO +3  S + 4 H₂O

Si inseriscono due ioni Ag⁺ per ottenere Ag₂S e parimenti devono essere messi a destra:
3 Ag₂S +2 HNO₃ + 6 H⁺ → 2 NO +3  S + 4 H₂O + 6 Ag⁺

A sinistra vi sono 6 H⁺ provenienti da HNO₃  quindi vi saranno 6 HNO₃ che, sommati a 2 HNO₃ danno 8 HNO₃
3 Ag₂S +8 HNO₃  → 2 NO + 3 S + 4 H₂O + 6 Ag⁺

Dalla traccia sappiamo che è presente tra i prodotti AgNO₃ quindi al posto di 6 Ag⁺ mettiamo 6 AgNO₃ e la reazione bilanciata è:
3 Ag₂S + 8 HNO₃  → 2 NO + 3 S + 4 H₂O + 6 AgNO₃