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Lezioni di Chimica per la scuola primaria, secondaria e superiore

Chimico

Il numero di ossidazione nei composti organici

La determinazione del numero di ossidazione degli elementi costituenti piccole molecole organiche non rappresenta un problema insormontabile; basta ricordarsi la regola già vista a proposito dei numeri di ossidazione degli elementi costituenti un composto inorganico. Infatti la somma dei vari numeri di ossidazione, se il composto è neutro, deve valere zero.

L'elemento più rappresentativo, cioè il carbonio, può avere uno stato di ossidazione che va da -4, come ad esempio nel metano (CH4) a +4, come ad esempio nel tetracloruro di carbonio (CCl4).

ossidoriduzione

Le redox e il bilanciamento

Bilanciare una redox significa assegnare i corretti coefficienti ai reagenti ed ai prodotti, in cui due o più elementi vedono variare il loro numero di ossidazione. Ciò può essere conseguito in vari modi, con tecniche diverse. C'è persino chi bilancia "per tentativi", ma è chiaro che, soprattutto nelle reazioni più complesse, questa metodica risulta lunga e difficoltosa.

ossidoriduzione

Le redox e il numero di ossidazione

Le reazioni chimiche possono appartenere a tipologie diverse. Sicuramente, tra quelle più importanti, ci sono le reazioni di ossidoriduzione, dette brevemente redox.

La caratteristica principale delle redox consiste nella variazione del numero di ossidazione degli elementi che partecipano ad esse. Il numero di ossidazione degli elementi legati a formare una molecola corrisponde alla carica che ogni atomo avrebbe se nella molecola gli elettroni di legame fossero assegnati all'elemento più elettronegativo.

Di solito per ossidazione si intende la perdita, da parte di un elemento, di uno o più elettroni, mentre la riduzione viene definita come l'acquisto di uno o più elettroni.

Elettrolisi

Sottoponendo ad una certa tensione elettrica soluzioni basiche o acide è possibile decomporre l’acqua nei suoi costituenti (O2 e H2). Questo processo, che è detto elettrolisi, sfrutta dell’energia elettrica per far avvenire le reazioni redox. Nel caso dell'acqua può essere realizzato in una speciale apparecchiatura detta voltametro di Hoffmann.

I due elettrodi vengono sottoposti ad una certa d.d.p. in corrente continua: il polo negativo si chiama catodo mentre il polo positivo funge da anodo. Ricordatevi: in elettrochimica all’anodo avviene sempre l’ossidazione, mentre al catodo avviene sempre la riduzione.

Vediamo che cosa succede nei due casi.

Videolezioni redox

Vi propongo alcune video lezioni sul bilanciamento delle reazioni redox mediante il metodo ionico elettronico. Questo metodo l'avevo già trattato in una lezione tradizionale sempre su questo sito. L'unica differenza consiste nel fatto che nel bilanciamento, al posto dello ione H+ ho utilizzato più correttamente lo ione ossonio o idronio H3O+, ma il risultato non cambia. Buona visione.

In una lezione precedente avevo indicato il procedimento per risolvere un semplice problema di stechiometria. Qualcuno mi ha chiesto come fare il bilanciamento nel caso si trattasse di reazioni di ossidoriduzione. In una vecchia lezione avevo in realtà già trattato l’argomento, indicando uno dei possibili metodi (ionico-elettronico). In questa lezione voglio introdurre un altro metodo, ma grazie alle nuove tecnologie ho pensato di utilizzare un sistema di screencast, per rendere la lezione più snella. In pratica mediante una connessione veloce e con l’ausilio di un programma di grafica, è possibile catturare lo schermo e la voce, salvare in un formato video preferito e mettere il contenuto multimediale a disposizione.

Il metodo della variazione del numero di ossidazione è molto semplice. Basta seguire questi passi:

  • si scrive la reazione non bilanciata
  • si calcolano i numeri di ossidazione (se non sapete come fare guardate qui)
  • si individuano le specie chimiche che si ossidano (quello il cui n.o. aumenta) e quelle che si riducono (quelle cioè il cui n.o. diminuisce)
  • si scrivono le semireazioni di ossidazione e di riduzione, indicando SOLO gli elementi coinvolti
  • si bilancia il numero degli atomi, se necessario
  • si indica il numero degli elettroni scambiati per ciascuna semireazione
  • si calcola il m.c.m. e si pongono i coefficienti corretti, che verranno utilizzati come fattori moltiplicativi per il bilanciamento degli elettroni
  • si sommano le semireazioni
  • si scrivono i composti in maniera completa
  • eventualmente si bilanciano con gli opportuni coefficienti le specie chimiche che non hanno partecipato direttamente alla reazione di ossidoriduzione.

Video

Qui di seguito vi metto a disposizione le video lezioni con il metodo spiegato punto per punto. Buon lavoro!

Morena Spremulli ha esclamato Eureka!
...perchè da oggi è su Scienze a Scuola!
Giulio Robol ha esclamato Eureka!
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Martina Minelli ha esclamato Eureka!
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