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Come si bilancia in chimica una reazione redox in ambiente acido

Difficoltà: scuola superiore, Università

Materia: Chimica

Testo

Bilanciare, in ambiente acido, la seguente reazione redox:

Soluzione

Come primo passaggio si scrivono le due semi reazioni nel verso della reazione, quindi:

\(Sn^{+2} \rightarrow Sn^{+4}\)

\(MnO^-_4 \rightarrow Mn^{+2}\)

L’esempio delle semireazioni mette in evidenza come vengono scambiati gli elettroni tra reagenti e prodotti.

\(Sn^{+2} \rightarrow Sn^{+4}+2e^-\)

\(5e^-+Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+2}\)

Questo ultimo passaggio ci permette di vedere se le cariche sono bilanciate, la lettera “e” sta per elettroni.

Come si può notare, il numero degli elettroni è sbilanciato per le due semireazioni. Precisamente la prima semireazione produce 2 elettroni, mentre la seconda ne richiede 5. il minimo comune multiplo tra 5 e 2 è 10, perciò per bilanciare bisognerebbe moltiplicare tutti i termini della prima semireazione per 5 e tutti i termini della seconda semireazione per 2. Quindi:

\(5Sn^{+2} \rightarrow 5Sn^{+4}+10e^-\)

\(10e^-+2Mn^{+7} \rightarrow 2Mn^{+2}\)

Una volta valutato che le cariche sono bilanciate, dobbiamo decidere se bilanciare la reazione redox in ambiente acido o basico. In questo caso opteremo per un’ambiente acido, come richiesto dal problema. Nella reazione redox verranno quindi sommate delle molecole di acqua e ioni \(H^+\) per bilanciare la reazione.

L’aggiunta di ioni \(H^+\) conferisce alla reazione redox la possibilità di formare molecole d’acqua, infatti considerando la seconda semireazione prima del bilanciamento di carica si ha:

\(H^++5e^-+MnO_4 \rightarrow Mn^{+2}+H_2O\)

Siccome il magnesio è legato a 4 ossigeni, ogni ossidazione di magnesio porterà sicuramente alla produzione di 4 molecole d’acqua. Per cui devono esserci 8 ioni idrogeno a compensare. Per cui:

\(8H^++5e^-+MnO_4 \rightarrow Mn^{+2}+4H_2O\)

Considerando ora il bilanciamento di carica è necessario moltiplicare tutti i termini per 2, come precedentemente affermato. Perciò:

\( 16H^++10e^-+2MnO_4 \rightarrow 2Mn^{+2}+8H_2O\)

Nella fase finale le due semireazioni si sommano, tenendo in considerazione sia il bilanciamento di carica che il bilanciamento della conta degli atomi. Si presti attenzione al fatto che i 10 elettroni a sinistra e i 10 elettroni a destra presenti nelle due semireazioni non vanno mostrati nella reazione finale.

Si ha quindi in definitiva: