Redox - Formulario - ZyXEL NSA210

Redox - Formulario
I numeri di ossidazione (N.O.)
Numero di elettroni scambiati durante la formazione di un legame. Porta sempre un segno:
• ⊕ Positivo: Numero di elettroni (parzialmente o completamente) ceduti
• ⊖ Negativo: Numero di elettroni (parzialmente o completamente) acquistati
Per assegnare il N.O. si fa riferimento alle seguenti regole:
1 Il N.O. degli atomi allo stato libero è sempre zero. Anche il N.O. degli elementi allo stato molecolare (es. H 2 ,
O 2 , N 2 ,Cl 2 ,P 4 , . . .) è zero.
2 Il N.O. dell’idrogeno è sempre +I (eccezione: idruri metallici del I e del II gruppo come NaH e CaH 2 dove è
−I).
3 Il N.O. dell’ossigeno è sempre −II (eccezione: i perossidi come l’acqua ossigenata H 2 O 2 , dove è −I).
4 Il N.O. dei metalli alcalini (I gruppo) è sempre +I; il N.O. dei metalli alcalino terrosi (II gruppo) è sempre +II.
5 In uno ione semplice in N.O. è uguale alla carica (valenza ionica).
6 Nei composti neutri la somma algebrica dei N.O. dei vari atomi è uguale a zero!
7 Negli ioni poliatomici come SO 2 –
4 la somma algebrica dei N.O. dei vari atomi è uguale alla carica dello ione.
Regola principale per assegnare il N.O.: controllare prima H (+I) e O(−II)
Se un elemento viene ossidato, il suo N.O. aumenta: OSSIDAZIONE = perdita di e –
Se un elemento viene ridotto, il suo N.O. diminuisce: RIDUZIONE = acquisto di e –
Se in una reazione i N.O. non variano, la reazione non è una redox!
composti organici - C da -IV a +IV
CH 4
[O]
[R]
C H 3
OH
[O]
[R]
H
H
C
O
[O]
[R]
HO
H
C
O
[O]
[R]
O C O
-IV -II 0 +II +IV
Bilanciare le reazioni di ossidoriduzione
Un’equazione chimica è bilanciata se:
• Gli atomi dei vari elementi sono conservati (conservazione della massa).
• La carica è conservata. La somma dei N.O. di reagenti deve essere uguale a quella dei prodotti!
Ricetta
1 Identificare le specie che sono ossidate o ridotte (Numero di Ossidazione).
2 Scrivere separatamente le semireazioni dei processi d’ossidazione e di riduzione.
3 Equilibrare ogni semireazione per rapporto agli atomi (eccetto ossigeno ed idrogeno).
4 Equilibrare ogni semireazione per rapporto all’ossigeno, aggiungendo un numero appropriato di molecole di
acqua alla parte carente di ossigeno.
5 Equilibrare ogni semireazione per rapporto all’idrogeno aggiungendo un numero appropriato di ioni H+ alla
parte carente di idrogeno.
6 Combina le reazioni di ossidazione e di riduzione in modo che gli elettroni coinvolti si annullino.
Nel caso in cui la reazione avviene in ambiente basico, elimina ogni H + (aq)
che compare nell’equazione bilanciata
combinandolo con OH –
(aq) per dare H 2 O (l) (per ogni H+ –
(aq)
aggiungi un OH
(aq)
a destra e a sinistra dell’equazione
bilanciata).
Stechiometria
aA + bB −−⇀ ↽−− cC + dD
π R = πA a = πB b = πC c = πD d
Units : mol · s −1
∆n A = a · π R · ∆t Units : mol
1

Spinta
Condizioni standard: T 0 = 298 K p 0 = 101 kPa c 0 = 1, 0M [A] = cA
c 0 A
µ A
µ B
A
⎯⎯→
µ A
µ
B
B
µ A
µ B
aA + bB −−⇀ ↽−− cC + dD
∆µ R = (cµ C + dµ D) − (aµ A + bµ B) = ∆µ 0 R + µ d log [C]c [D] d
[A] a [B] b
µ >
µ
A
Sì
B
µ =
µ
A
B
equilibrio
µ <
µ
A
No
B
µ A = µ 0 A + µ d log [A] µ d = 5, 7kJ mol −1
K eq = [C]c eq [D]d eq
[A] a eq [B]b eq
= 10
−∆µ 0 R
µ d
Accoppiamento elettrochimico
µ
I E , chim in
I E ,
el out
ϕ
I Q = z · F · π R
F = 9, 65 · 10 4 C mol −1
µ A
∆
∆µ
µ B
I 2
+
Cu ( aq
)
I π 2
Zn
Cu + < 0
( s )
( aq)
π Zn
< 0
I ( s
)
2
+
Zn ( aq )
I Cu ( s )
π 2
Zn + > 0
( aq
)
I π Cu >
0
E ,
chim out
( s
)
P chim
P el
I Q
I Q
ϕ 2
∆ϕ
ϕ 1 =
0V
P Chimica = ∆µ R · π R = ∆ϕ · I Q = P Elettrica
∆ϕ = −∆µR
z · F
Units: I Q = A = C s ; ∆ϕ = V = J C ; P = W = J s
Nernst
H 2(g)
|H + (1 M)||Ag + (1M)|Ag
Ag + + e – −−→ Ag
E 0 = +0, 80 V
aA + bB −−⇀ ↽−− cC + dD
∆E = ∆E 0 −
K eq = [C]c eq [D]d eq
[A] a eq [B]b eq
µ d
z · F log [C]c [D] d
[A] a [B] b
= 10
z · F · ∆E 0
µ d
Elettrolisi
• Anodo, Ossidazione ⊕ e Catodo, Riduzione, ⊖
−∆µ R
•
z · F
< ∆ϕ
• Durante l’elettrolisi, al catodo si riducono per primi le forme ossidate con E 0 più alto, mentre all’anodo si
ossidano prima le forme ridotte con E 0 più basso.
• Legge di Faraday: I Q · ∆t = z · F · ∆n
Spinta - Corrente - Resistenza
Ambito Grandezza estensiva Corrente Grandezza intensiva Spinta Scambi di energia
Chimica n π R µ ∆µ P Chimica = π R · ∆µ
(mol) (mol s −1 ) (J mol −1 ) (J mol −1 ) (W = Js −1 )
Elettricità Q I Q ϕ ∆ϕ P Elettrica = I Q · ∆ϕ
(C) (A = C s −1 ) (V = J C −1 ) (V = J C −1 ) (W = Js −1 )
NB:
La quantità chimica (n) non è conservata, mentre la carica elettrica (Q) sì!
P.L. ii-2009
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