TA KIMIKA - Le redox
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	Metodo delle frecce 4
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Si consideri la seguente reazione redox in forma molecolare K₂Cr₂O₇ + HCl => KCl + Cl₂ + CrCl₃ + H₂O

1) Determinare il numero di ossidazione degli atomi presenti. Operativamente la determinazione avviene dopo un po' di pratica per lo più con facili passaggi mentali. Dopodiché non è necessario scrivere tutti i numeri di ossidazione, ma solamente per quegli atomi per i quali si è riconosciuta la variazione di numero di ossidazione. In questo esempio li abbiamo scritti tutti. Si ha:

+1  +6  -2          +1 -1          +1 -1         0           +3 -1          +1 -2
K2Cr2O7 +  HCl =>  KCl +  Cl2 +  CrCl3 +  H2O

2) Collegare gli atomi con variazione di n.o. con delle frecce. Si riconosce che ogni atomo di Cr passa da +6 a +3, cioè si riduce, mentre ogni atomo di Cl passa da -1 a 0, ossidandosi. Le frecce allora coinvolgono questi atomi e solo di questi manteniamo scritti i numeri di ossidazine. Quindi:

    +6                 -1                        0           +3
K2Cr2O7 +  HCl =>  KCl +  Cl2 +  CrCl3 +  H2O

     |                 |_________________________|            |          
     |                                                        |
     |________________________________________________________|

3) Bilanciare gli atomi collegati dalle frecce. Per entrambe le frecce è necessario effettuare il bilanciamento degli atomi. Infatti gli atomi di Cr sono 2 a sinistra e uno soltanto a destra, mentre un atomo di Cl è collegato a 2 atomi (il cloro elementare è infatti un gas biatomico). Da queste considerazioni si devono mettere i coefficienti stechiometrici che seguiono:

    +6                 -1                        0           +3
K2Cr2O7 + 2HCl =>  KCl +  Cl2 + 2CrCl3 +  H2O

     |                 |_________________________|            |          
     |                                                        |
     |________________________________________________________|

4) Esprimere con elettroni sulle frecce le 2 variazioni complessive di n.o.. Ogni atomo di Cr, passando da +6 a +3, necessita di 3e per realizzare tale riduzione. Essendoci però 2 atomi di cromo coinvolti, la variazione complessiva di n.o. è pari a 3 x 2 = 6. Invece ogni atomo di cloro passa da -1 a 0 liberando un elettrone; ma poiché di atomi di cloro ce ne sono 2, la variazione complessiva di n.o. è pari a 1 x 2 = 2. Allora:

    +6                 -1                        0           +3
K2Cr2O7 + 2HCl =>  KCl +  Cl2 + 2CrCl3 +  H2O

     |                 |_______2e________________|            |          
     |                                                        |
     |_________________________6e_____________________________|

5) Bilanciare gli elettroni ed eseguire i prodotti. Per pareggiare gli elettroni (6 in tutto) tra le due semireazioni si deve moltiplicare la prima per 3 e la seconda per 1 (ossia non fare nulla). Questi numeri si trasformano in coefficienti stechiometrici da anteporre alle specie collegate dalla freccia, eventualmente moltiplicate per il coefficiente stechiometrico già presente derivante dal punto 3. Allora:

    +6                 -1                        0           +3
K2Cr2O7 + 2HCl =>  KCl +  Cl2 + 2CrCl3 +  H2O

     |                 |_______2e x 3 = 6________|            |          
     |                                                        |
     |_________________________6e x 1 = 6_____________________|

    +6                 -1                        0           +3
K2Cr2O7 + 6HCl =>  KCl + 3Cl2 + 2CrCl3 +  H2O

     |                 |_______2e x 3 = 6________|            |          
     |                                                        |
     |_________________________6e x 1 = 6_____________________|

6) Bilanciare la massa. Le specie collegate dalle frecce (che si può chiamare sinteticamente "blocco redox") risultano bilanciate rispetto al numero degli elettroni, ma in generale la reazione chimica può risultare non ancora bilanciata nella massa. Osserviamo che i coefficienti del blocco redox non possono essere variati a caso, pena lo sbilanciamento degli elettroni tra le due semireazioni. Si deve allora agire sulle molecole non coinvolte nello scambio di elettroni. Tuttavia in questo caso l'HCl, appartenente al blocco redox, ha nella reazione un doppio ruolo: formire ioni Cl^- per la semireazione di ossidazione e fornire gli anioni cloruro per formare i sali presenti nei prodotti. Questi atomi di cloro dei sali vengono allora da altre molecole di HCl al di fuori del blocco redox. Basterà allora effettuare il bilanciamento di massa scrivendo altro HCl e alla fine sommare gli HCl complessivi. Ecco i dettagli:

La reazione bilanciata è K₂Cr₂O₇ + 14HCl => 2KCl + 3Cl₂ + 2CrCl₃ + 7H₂O