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CHIM-REAZIONI CHIMICHE CAP. 4, Reazioni di ossidoriduzione (redox), è come…
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è come la somma di due semireazioni che avvengono contemporaneamente: la semireazione di ossidazione e la semireazione di riduzione.
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Dispositivo che permette di trasformare l'energia chimica rilasciata da una reazione redox in energia elettrica.
Le semireazioni avvengono in due comparti distinti chiamati semicelle separate da un ponte salino e collegate da un conduttore metallico esterno.
Una semicella è costituita da una lamina di metallo chiamata elettrodo immerso in una soluzione di un suo sale.
L'anodo è l'elettrodo negativo della pila e dove avviene la semireazione di ossidazione.
Il catodo è l'elettrodo positivo e dove avviene la semireazione di riduzione.
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Una trasformazione in cui si rompono e si formano legami chimici e viene scambiata energia chimica.
Si rappresenta con una equazione chimica: sostanza a sinistra (reagenti) separate con una freccia dalle sostanze a destra (prodotti)
αA + βB --> αC + βD
A e B sono i reagenti, C e D sono i prodotti e α e β sono i coefficienti stechiometrici
Equazione completa --> indicare lo stato fisico di reagenti e prodotti. (s) significa solido, (l) liquido, (g) gassoso e (aq) sciolto in acqua.
Nelle reazioni la massa dei reagenti deve essere uguale alla massa dei prodotti (legge di conservazione della massa) --> bisogna bilanciare l'equazione anteponendo i coefficienti stechiometrici.
regole:
1. iniziare a bilanciare da elementi diversi da O e H
2. uno ione poliatomico che compare sia tra i reagenti sia tra i prodotti va contato come un tutto unico.
- Reazione di sintesi: A + B --> AB
ES: H2 + l2 --> 2Hl
- Reazione di decomposizione: AB --> A + B
ES: CaCO3 --> CaO + CO2
- Reazione di dissociazione: AB --> A+ + B-
un composto si dissocia liberando ioni
ES: MgCl2 --> Mg2+ + 2Cl-
- Reazione di ionizzazione: HA + H2O --> A- + H3O+
un composto molecolare reagisce con l'acqua formando ioni positivi e negativi
ES: HCl + H2O --> H3O+ + Cl-
- Reazione di spostamento/sostituzione/scambio semplice: A + BC --> AC + B
ES: Fe + 2HCl --> FeCl2 + H2
- Reazione di doppio scambio/metatesi: AB + CD --> AC + BD
ES: BaCl2 + Na2SO4 --> BaSO4 + 2NaCl
- Reazione di neutralizzazione
un acido reagisce con una base formando un sale e acqua
ES: NaOH + HNO3 --> NaNO3 + H2O
- Reazione di condensazione
unione di due molecole mediante l'eliminazione di una molecola di acqua
ES: CH3OH + CH3OH --> CH3OCH + H2O
- Reazione di idrolisi
rottura di una molecola per ingresso di acqua
ES: CH3OCH3 + H2O --> CH3OH + CH3OH
- Reazione di addizione
un nuovo elemento si aggiunge alla molecola di partenza
- Reazione di ossidoriduzione
reazione che comporta trasferimento di elettroni da una specie chimica a un'altra
ES: 2AgNO3 + Cu --> Cu(NO3)2 + 2Ag
- Reazione di combustione
reazione di ossidoriduzione in cui una sostanza (combustibile) si ossida a opera di una seconda sostanza (comburente), di solito ossigeno, con sviluppo di energia termica.
ES: CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O + calore
Un'equazione molecolare è un'equazione in cui i reagenti e i prodotti sono scritti come se fossero molecole, a prescindere dal fatto che lo siano veramente o no.
Alcune reazioni sono rappresentate meglio dall'equazione ionica --> elettroliti forti scritti separati mentre solidi, liquidi, gas e elettroliti deboli scritti in forma molecolare.
A volte nell'equazione troviamo degli ioni che non partecipano alla reazione --> vengono chiamati ioni spettatori. Omettendoli l'equazione diventa un'equazione ionica netta.
Trovare i valori dei coefficienti stechiometrici che possano garantire, oltre alla conservazione della massa, anche quella della carica.
Il numero di elettroni ceduti dal riducente deve essere uguale al numero di elettroni acquistati dall'ossidante.
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- calcolo i NO di tutti gli elementi nell'equazione chimica
- identifico, in base alla variazione dei NO, la specie che si ossida e quindi aumenta il suo NO, e la specie che si riduce diminuisce il suo NO.
- scrivo le due semireazioni
- bilancio le cariche elettriche moltiplicando ciascuna delle due semireazioni per un coeff. stechiometrico con cui gli elettroni ceduti dal riducente sia uguale a quelli acquistati dall'ossidante
- scrivere i coeff. nell'equazione
- se necessario, completare con il bilanciamento normale delle masse
Molte reazioni di ossidazione coinvolgono l'ossigeno: come la combustione che interessa soprattutto gli idrocarburi e libera luce e calore (è esoergonica ed esotermica)
Si comporta da ossidante nei confronti di numerosi metalli: corrosione --> ferro che arruginisce
Maggiore è il potenziale di riduzione di una specie chimica, maggiore è la sua tendenza a ridursi e di conseguenza maggiore è il suo potere ossidante.
Il potenziale di una semicella nella pila si misura in volt (V) e si calcola come differenza di potenziale rispetto a un elettrodo scelto come standard (l'elettrodo a idrogeno) che ha un potenziale di 0,00 volt.
Il potenziale di riduzione standard è misurato a 25 C, con la concentrazione degli ioni che partecipano pari a 1 M e pressione dei gas pari a 1 atm.
Al contrario di ciò che accade in una pila, l'elettrolisi è un dispositivo in cui l'energia elettrica si trasforma in energia chimica.In una cella elettrolitica si ha:
- come in una pila ossidazione all'anodo e riduzione al catodo
- al contrario della pila, l'anodo è l'elettrodo positivo e il catodo l'elettrodo negativo.
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si definisce reagente limitante il reagente il cui esaurimento impedisce alla reazione di proseguire fino al completamento. In altre parole un reagente è limitante se è presente nell'ambiente di reazione in quantità minore rispetto al rapporto stechiometrico.
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spesso una reazione chimica non procede fino al completo esaurimento dei reagenti. Quindi la resa effettiva non corrisponde con la resa teorica.
è data la resa percentuale grazie al rapporto tra la quantità di prodotto formato (resa effettiva) e la quantità che si otterrebbe se la reazione procedesse fino all'esaurimento dei reagenti (resa teorica), tutto moltiplicato per 100.
resa % = resa effettiva/resa teorica * 100
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