Esercizi sui numeri di ossidazione - 9

TA KIMIKA - esercizi risolti
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Assegnare i n.o. a S₄O₆^2-, C₄H₁₀ (butano), C₂H₄O₂ (ovvero CH₃COOH acido acetico), C₂H₆O (ovvero C₂H₅OH etanolo o alcool etilico).

In certi composti, non necessariamente tutti organici, può accadere che una specie abbia n.o. frazionario oppure apparentemente "strano". Il fatto è che in tali composti il n.o. ha un valore medio. In altre parole alcuni atomi presentano un certo n.o. e altri atomi dello stesso elemento nel composto un diverso valore di n.o. Complessivamente (ossia in media) la formula generale dà un certo n.o. il cui significato è il seguente: nel composto in esame in media ogni atomo di tale elemento ha quel n.o. Ecco alcuni esempi.

5/2 -2 S₄O₆^2-	Dalla formula generale si ricava l'equazione -2 = 4x + 6(-2) => x=5/2. E' evidente che non può essere coinvolto in qualche legame mezzo elettrone! Il valore trovato per il n.o dello zolfo in questo anione è chiaramente un valore medio. E comunque lo zolfo rimane bivalente, a testimonianza del fatto che valenza e n.o. hanno significati diversi.

-5/2 +1 C₄H₁₀	La formula chimica qui in esame corrisponde a quella del butano, un noto combustibile organico gassoso. Poiché è evidente che l'idrogeno ha n.o. +1, impostando la formula generale si ha 0 = 4x + 10(+1) => x=-5/2. Che il valore trovato sia frutto di una media aritmetica tra gli effettivi n.o. dei vari atomi di C nel composto lo si evince andando a considerare la formula di struttura del butano. Gli atomi di carbonio (tutti tetravalenti) formano una catena e le valenze libere sono occupate dagli atomi di idrogeno. I legami covalenti puri tra i carboni danno contributo nullo al n.o., mentre ogni legame C-H porta con sé un abbassamento di un'unità del n.o. del carbonio. Ne segue che per i due atomi di carbonio periferici (tre legami C-H) il n.o. è -3, mentre per i due interni alla catena il n.o. è -2. Facendo la media si ha (-3-2-2-3)/4 = -10/4 = -5/2, che è in effetti il n.o. calcolato.

0 +1 -2 C₂H₄O₂	Il n.o. zero attribuito al carbonio e calcolato con la formula generale può lasciare perplessi. Infatti il carbonio fa anche legami con atomi diversi da se stesso... Ma se si considera la formula di struttura dell'acido acetico CH₃COOH si può notare come i due atomi di C (entrambi tetravalenti) siano legati tra loro con un legame covalente puro il cui contributo al n.o. di ciascun atomo è nullo. Dopodiché a un C sono legati tre atomi di idrogeno (con n.o. +1), cosicché il n.o. di tale C è -3. Al secondo atomo di C sono invece collegati due atomi di ossigeno, uno con un doppio legame e l'altro con legame singolo (la seconda valenza è completata da un atomo di idrogeno). Ne segue che questo atomo di carbonio ha n.o. +3. Se si effettua la media tra questi due n.o. il risultato è chiaramente zero.

-2 +1 -2 C₂H₆O	La formula generale fornisce per il C dell'etanolo n.o. -2. Tuttavia anche questo è un valore medio di n.o. Se si considera la formula di struttura del composto C₂H₅OH i due atomi di C (entrambi tetravalenti) sono legati tra loro con un legame covalente puro il cui contributo al n.o. di ciascun atomo è nullo. Dopodiché a un C sono legati tre atomi di idrogeno (con n.o. +1), cosicché il n.o. di tale C è -3. Al secondo atomo di C sono invece collegati due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Se nei legami con i due idrogeni il secondo carbonio controlla gli elettroni di legame, nel legame con l'ossigeno no, così il n.o. effettivo è -1. Se si effettua la media tra questi due n.o. il risultato è chiaramente -2.