Bilanciamento redox – Seconda Parte – Esercizi svolti

Esercizio 3. Bilanciare la seguente redox

Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO₃ + H₂O

1) Tutte le molecole sono neutre: il solo bilancio di massa sarà sufficiente per completare correttamente l’esercizio. Analizziamo i numeri di ossidazione degli elementi e troviamo quelli che variano da reagenti a prodotti:

2)

– Il sodio (Na) ha n.o= +1 in NaOH e n.o= +1 sia in NaCl che in NaClO₃;

– L’ossigeno (O) ha n.o= -2 in NaOH e n.o= -2 in H₂O;

– L’idrogeno (H) ha n.o= +1 in NaOH e n.o= +1 in H₂O;

– Il cloro (Cl) ha n.o= 0 in Cl₂ (reagente), mentre ha n.o= -1 in NaCl e n.o= +5 in NaClO₃ (prodotti). È evidente che il cloro cambia il proprio numero di ossidazione e, in particolare, in NaCl si riduce (acquista 1 elettrone) mentre in NaClO₃ si ossida (cede 5 elettroni).

0 → -1 ; 0 → +5

La reazione presentata è detta reazione di dismutazione o disproporzione perchè un unico elemento, in questo caso il cloro, in parte si ossida e in parte si riduce.

3) Possiamo schematizzarla come in figura:

Il n.o di parte di Cl aumenta di 5;

Il n.o di parte di Cl si riduce di 1;

4) Ne deduciamo immediatamente che, in redox di questo tipo, non è possibile individuare una coppia ossidante-riducente tra i reagenti perchè sia la riduzione che l’ossidazione sono operate da un unico elemento. Il cloro iniziale, Cl₂, in parte si riduce in NaCl ed in parte si ossida in NaClO₃: la coppia ossidata-ridotta (NaCl-NaClO₃), pertanto, è l’unica esistente e la sola su cui si può ragionare per ottenere i primi coefficienti stechiometrici. Esaminando tale coppia, infatti, è possibile affermare che ‘tutto il cloro che si è ossidato si trova solo in NaClO₃ e tutto il cloro che si è ridotto si trova solo in NaCl’, che sono le condizioni che validificano il termine ‘coppia’ dal punto di vista chimico.

Fatta questa osservazione fondamentale, lo svolgimento dell’esercizio è in tutto identico ai precedenti. Scegliamo necessariamente NaCl-NaClO₃ come punto di partenza e troviamo la variazione totale dei loro numeri di ossidazione:

i) In NaCl è presente un solo atomo di cloro. La variazione del numero di ossidazione per ciascun atomo è pari a 1e. → 1e. x 1 atomo = 1e. complessivo per reazione;

ii) In NaClO₃ è presente un solo atomo di cloro. La variazione del numero di ossidazione per ciascun atomo è pari a 5e. → 5e. x 1 atomo = 5e. complessivi per reazione;

In questo modo sono stati determinati i primi coefficienti stechiometrici; Incrociamo i coefficienti 1 e 5 e otteniamo la seguente reazione semi-bilanciata:

aCl₂ + bNaOH → 5NaCl + 1NaClO₃ + cH₂O            (1)

5) Si ottiene subito b = 6 affinchè il numero degli atomi di Na a sinistra sia uguale a quello di destra:

aCl₂ + 6NaOH → 5NaCl + 1NaClO₃ + cH₂O             (2)

Il coefficiente a può essere ricavato contando gli atomi totali di cloro a destra (6, di cui 5 in NaCl e 1 in NaClO₃) e,  tenendo conto che esso è riferito alla molecola Cl₂, risulta a = 3. In questo modo il coefficiente 3 moltiplicato per i due atomi di Cl che compongono la molecola restituisce 6 (numero di atomi totali di Cl a destra).

6) Analogamente troviamo c = 3. La redox di dismutazione bilanciata è la seguente:

3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O           (3)

Puoi leggere il secondo esercizio svolto a pagina 3.

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