Reazioni redox

Redox, abbreviazione di riduzione-ossidazione, è un tipo di reazione chimica classificata dal trasferimento netto di elettroni. In questa reazione, una molecola perde elettroni, chiamata ossidazione, e l'altra molecola guadagna elettroni, chiamata riduzione.

Per aiutarti a distinguere tra i due, ricorda la frase "OIL-RIG", che sta per "l'ossidazione sta perdendo, la riduzione sta guadagnando". La molecola che viene ossidata è chiamata agente riducente perché riduce l'altro reagente. Allo stesso modo, la molecola che si riduce è chiamata agente ossidante perché ossida l'altra molecola.

Ora che abbiamo sistemato la terminologia, diamo un'occhiata a un esempio di reazione redox, la formazione del minerale ossido di magnesio. Durante la reazione, ogni atomo di magnesio perde due elettroni. Pertanto, il magnesio viene ossidato. Ogni atomo di ossigeno guadagna due elettroni; Pertanto, l'ossigeno si riduce.

Tuttavia, non tutte le reazioni sono reazioni ossidoriduzioni. Ad esempio, la reazione dell'ossido di calcio con l'anidride carbonica per formare carbonato di calcio non è una reazione redox. Quindi, come possiamo identificare una reazione redox?

Per fare ciò, tracciamo il numero di ossidazione di ciascun elemento mentre passa dal reagente al prodotto. Il numero di ossidazione è la carica ipotetica che un atomo avrebbe se i suoi legami con i diversi elementi fossero ionici, il che significa che gli elettroni sono assegnati all'atomo più elettronegativo. La somma dei numeri di ossidazione in una molecola è uguale alla sua carica complessiva.

Diamo un'occhiata all'ossido di magnesio. È un composto neutro, quindi la somma dei numeri di ossidazione per magnesio e ossigeno è uguale a zero. Il magnesio può dare due elettroni, quindi il suo numero di ossidazione è più due. L'ossigeno può accettare due elettroni, quindi il suo numero di ossidazione è meno due.

E la reazione? I composti elementari neutri puri hanno un numero di ossidazione pari a zero. Pertanto, sia il magnesio che l'ossigeno iniziano con numeri di ossidazione pari a zero. Sia i numeri di ossidazione del magnesio che quelli dell'ossigeno sono cambiati durante la reazione, quindi questa è una reazione redox.

Ora, diamo un'occhiata alla reazione del carbonato di calcio che abbiamo visto in precedenza. Entrambi i reagenti sono neutri, quindi la somma dei numeri di ossidazione per entrambi i composti è zero. Come abbiamo visto con l'ossido di magnesio, il calcio ha un numero di ossidazione di più due e l'ossigeno meno due. Quindi, il carbonio nella molecola di anidride carbonica ha un numero di ossidazione di più quattro e ogni ossigeno meno due.

Che ne dici del prodotto? Il calcio è più due e il carbonio più quattro, proprio come nei reagenti. Ogni ossigeno è meno due, per un totale di meno sei, con il numero di ossidazione netto zero. Poiché nessuno dei numeri di ossidazione è cambiato, questa non è una reazione redox.

Ora introduciamo i quattro tipi di reazioni redox. La prima è una singola reazione di spostamento, in cui un atomo ne sposta un altro. Lo vedrai in una reazione di termite, in cui un metallo viene ridotto e l'altro metallo viene ossidato.

Il tipo successivo è una reazione di combustione, che si verifica tra un combustibile e un ossidante per formare prodotti ossidati e calore. Lo si vede in laboratorio durante la combustione del metano con l'ossigeno quando si utilizza un bruciatore Bunsen.

La terza è una reazione di sintesi, in cui due reagenti si combinano per formare un unico prodotto, come nella sintesi dell'ammoniaca, dove l'azoto si combina con l'idrogeno per formare ammoniaca.

Infine, il quarto tipo è una reazione di decomposizione, in cui un reagente assorbe abbastanza energia da rompere i suoi legami per formare composti più piccoli. Questo è ciò che accade con i fuochi d'artificio, dove il clorato di potassio si decompone in cloruro di potassio e ossigeno dopo il riscaldamento.

In questo laboratorio, eseguirai e identificherai vari tipi di reazioni redox che trasformano il rame solido in ossido di rame e poi di nuovo in rame solido.