TA KIMIKA - esercizi risolti
Esercizi
Reazioni redox in forma molecolare difficili
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Soluzione con metodo differente: semireazione | ione-elettrone

Bilanciare la seguente reazione redox: K4[Fe(CN)6] + F2 + H2O => HF + KF + HNO3 + CO2 + FeF3.
Fonte: http://www.webalice.it/fiorema/Notizie/5A_Liceo_S_T_/REAZIONI_REDOX_IMPEGNATIVE.pdf

Si osservi il ruolo "polivalente" del fluoro F2: esso fornisce ioni F- per la formazione di 3 diversi composti, HF, KF e FeF3. In questi casi è conveniente scrivere una molecola di fluoro per ogni molecola coinvolgente il fluoro che si forma lato prodotti. In questo modo è più agevole il bilanciamento del numero di atomi coinvolti di F facenti parte del "blocco redox" e il bilanciamento della reazione. Per le considerazioni fatte, la reazione redox viene scritta allora con 3 molecole di F2 nei reagenti.

Punto 1 - Determinare il numero di ossidazione degli atomi presenti
Punto 2 - Collegare gli atomi con variazione di n.o. con delle frecce

Il punto di partenza è il bilanciamento degli atomi di F in FeF3. Poiché ogni molecola di F2 fornisce 2 ioni F-, per il bilanciamento è necessario porre un 2 davanti a FeF3 e di conseguenza un 3 davanti alla corrispondente molecola di F2. Con il successivo bilanciamento degli atomi di Fe si deve anteporre un 2 al composto K4[Fe(CN)6]. Quindi si procede al bilanciamento di C ed N. Si osservi che il potassio K proviene da un reagente coinvolto nel blocco redox; esso risulta quindi "vincolato" e non libero di essere bilanciato alla fine. Ne segue che, sebbene K non presenti variazioni di n.o., il suo bilanciamento va fatto a questo punto. Con un 8 davanti a KF segue chiaramente un 4 davanti alla corrispondente molecola di F2. In fine si ha il bilanciamento del fluoro in HF.

Punto 3 - Bilanciare gli atomi collegati dalle frecce
Punto 4 - Esprimere con e- sulle frecce le 2 variazioni complessive di n.o.

Poiché K4[Fe(CN)6] fornisce dai suoi elementi le tre semireazionidi ossidazione, per questo semiprocesso si possono computare gli elettroni messi in gioco nel loro complesso. Per quanto riguarda le semireazioni di riduzione, essendo proprie di specie indipendenti, gli elettroni messi in gioco da ciascuna devono rimanere separati. Vediamo come procedere al bilanciamento degli elettroni.

La semireazione di riduzione che necessita di 6e, se venisse moltiplicata per un numero maggiore di 1, comporterebbe il ribilanciamento degli atomi di Fe e quindi di tutto il blocco redox e si tornerebbe al punto di partenza. Il bilanciamento degli elettroni attraverso opportune moltiplicazioni evidentemente non deve coinvolgeree questa semireazione che è già a posto così com'è scritta. Ne segue che dei 122e messi a disposizione dal semiprocesso di ossidazione, 122-6=116e restano a disposizione delle altre due semireazioni di riduzione. Questi 116e vanno opportunamente distribuiti tra le due semireazioni. Ma si ricordi che la quantità di atomi di potassio K è vincolata al numero di molecole di K4[Fe(CN)6]. Vediamo allora se è possibile risolvere il bilanciamento degli elettroni lasciando immutata anche la semireazione di riduzione che richiede 8e (in caso contrario la sua moltiplicazione per un numero maggiore di 1 comporterebbe la rivisitazione dei coefficienti dell'intero blocco redox). Sottrando ai 116e a disposizione gli 8e richiesti dalla semireazione tra F2 e KF, si hanno 108e a disposizione dell'ultima semireazione di riduzione, la quale per consumarli tutti dev'essere moltiplicata per 54. Infatti 2ex54=108e. Avendo trovato una soluzione, il bilanciamento degli elettroni tra i due semiprocessi è così concluso.

Punto 5 - Bilanciare gli elettroni ed eseguire i prodotti
Punto 6 - Bilanciare la massa
2K4[Fe(CN)6] + 61F2 + 60H2O => 108HF + 8KF + 12HNO3 + 12CO2 + 2FeF3