Reazioni di Ossidoriduzione. Bilanciamento con Numero di Ossidazione e con Semireazioni

REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE. BILANCIAMENTO
Le Reazioni di Ossidoriduzione, chiamate anche Reazioni RedOx, rappresentano un particolare tipo di reazione chimica in cui si verifica un trasferimento di Elettroni da una specie chimica donatrice che si ossida (Agente Riducente) a una specie chimica che si riduce (Agente Ossidante). Queste reazioni sono fondamentali in molti processi chimici e biologici, e sono utilizzate in diverse applicazioni, come ad esempio la produzione di energia elettrica, la sintesi di composti chimici e la depurazione dell'acqua.
L'Ossidazione è, dunque, il processo in cui una specie chimica cede uno o più Elettroni, mentre la Riduzione è il processo in cui una specie chimica acquisisce uno o più elettroni. Quando questi processi avvengono simultaneamente e repentinamente, si parla di Combustione. Un classico esempio di Ossidoriduzione è quella che genera la ddp in una pila: Zn+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu, in cui lo Zinco si ossida e il Rame si riduce. Oppure la combustione del Metano (che si ossida ad Anidride Carbonica) in presenza di ossigeno (che si riduce ad Acqua): CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O. Oppure la Fotosintesi Clorofilliana, in cui gli organismi autotrofi utilizzano Anidride Carbonica e Acqua per produrre Glucosio e Ossigeno: 6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂; in questo caso ad ossidarsi è l'Acqua, che diviene Ossigeno, e a ridursi è l'Anidride Carbonica, che diviene Glucosio.
Le Rezioni di Ossidoriduzione possono avvenire in ambiente acido o in ambiente basico e, come tutte le Reazioni Chimiche, vanno analizzate, comprese e bilanciate. Bilanciamento che può essere effettuato mediante il Metodo di Bilanciamento per Numero di Ossidazione o mediante il Metodo di Bilanciamento delle Semireazioni, premettendo che il Numero di Ossidazione è la carica elettrica (fittizia) che ogni elemento possiede in un composto attribuendo gli elettroni di valenza all'elemento più elettronegativo. Nel Metodo di Bilanciamento per Numero di Ossidazione si analizzano le variazioni del Numero di Ossidazione in ogni specie dell'equazione chimica, per poi modificare i coefficienti stechiometrici al fine di verificare che il numero di elettroni ceduti sia uguale al numero degli elettroni acquisiti; bilanciate le cariche elettriche, si passa al bilanciamento delle masse. Il Metodo di Bilanciamento delle Semireazioni consiste, invece, nel dividere la reazione in due semireazioni: una di ossidazione e una di riduzione e nel bilanciarle aggiungendo Elettroni (e⁻), Protoni (H⁺), Anioni Ossidrilici (OH⁻) e Acqua in base alle necessità; dopodichè si possono moltiplicare le semireazioni per un coefficiente tale che il numero di elettroni ceduti nella semireazione di ossidazione sia uguale al numero di elettroni acquistati nella semireazione di riduzione; in uno step successivo si procede al bilanciamento della carica per aggiunta di ioni H⁺ o Anioni Ossidrilici OH⁻ (in base al pH a cui avviene la reazione) e poi a quello della massa, per aggiunta di molecole di Acqua; si possono sommare, infine, le semireazioni bilanciate, e aggiungere gli ioni spettatoricioè gli ioni presenti ma non partecipanti alla reazione considerata (tipicamente cationi metallici che appaiono immodificati sia nella soluzione iniziale che in quella finale), ottenendo la reazione di ossidoriduzione complessiva.
I due metodi sono equivalenti e possono essere utilizzati indifferentemente dall'ambiente di reazione.
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00:00 Introduzione
00:33 Reazioni di Ossidoriduzione
05:06 Bilanciamento con Numero di Ossidazione
13:18 Bilanciamento con Semireazioni
12:53 conclusione