Ossido-riduzione

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In chimica, con il termine ossido-riduzione o redox si descrivono tutte quelle reazioni chimiche in cui cambia il numero di ossidazione degli atomi.

Questo tipo di reazioni può variare da un semplice processo redox, come l'ossidazione del carbonio che va a dare diossido di carbonio o la riduzione del carbonio dall'idrogeno che produce metano (CH₄), fino alla più complessa ossidazione degli zuccheri nel corpo umano, attraverso una serie di complicati processi di trasferimenti degli elettroni.

Il termine redox è composto da due distinti processi, una reduction (riduzione) e una oxidation (ossidazione). In termini ancora più semplici

• Ossidazione: descrive la perdita di elettroni da una molecola, atomo o ione e quindi aumenta il suo numero di ossidazione.
• Riduzione: descrive l'acquisizione di elettroni da una molecola, atomo o ione e quindi diminuisce il suo numero di ossidazione.

Comunque sia, questa descrizione (sufficiente a rendere l'idea di cosa sia una redox) non è propriamente corretta. Un'ossidazione o una riduzione propriamente detta concerne cambiamento nel numero di ossidazione. Perciò, si può definire meglio un'ossidazione come un incremento del numero di ossidazione e, viceversa, una riduzione come una diminuzione del numero di ossidazione. In pratica il trasferimento degli elettroni causa sempre una modifica al numero di ossidazione, ma ci sono anche molte reazioni classificate come redox che non presentano un trasferimento di elettroni, come quelle che riguardano i legami covalenti.

Se i reagenti vengono mantenuti opportunamente separati e posti in contatto solo tramite materiali conduttori, allora è possibile intercettare il flusso di elettroni e sfruttarlo per produrre una corrente elettrica continua il cui potenziale dipende dalla reazione tra i reagenti stessi. È il principio della pila.

Una reazione di ossido-riduzione può avvenire spontaneamente o essere forzata in senso inverso tramite l'applicazione di una corrente elettrica continua di opportuno potenziale. Questo fenomeno è ampiamente sfruttato nelle pile ricaricabili e nelle batterie per autotrazione - che fungono da accumulatori di energia elettrica sotto forma di energia chimica - nonché nell'elettrolisi delle sostanze.

Le reazioni di ossido-riduzione sono estremamente diffuse, sia nella produzione di composti chimici che nell'analisi chimica, nonché alla base di moltissimi processi biochimici essenziali alla vita: un esempio è la respirazione.

Indice 1 Ossido-riduzione del carbonio 2 Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione 3 Voci correlate 4 Collegamenti esterni

[modifica] Ossido-riduzione del carbonio

L'atomo di carbonio in natura si trova a differenti stati di ossidazione : ( in ordine crescente )

alcani < alcheni < alcoli < alchini < aldeidi < chetoni < acidi carbossilici < anidride carbonica

Gli atomi di carbonio a diverso grado di ossidazione nel catabolismo ossidativo vengono portati al grado massimo di ossidazione (CO₂) con recupero di energia. Nei batteri questo non è possibile, in quanto non arrivano alla produzione di CO₂, si fermano solamente agli alcoli. Questo processo dei batteri prende il nome di fermentazione

Gli elettroni possono essere trasferiti da uno stato all'altro in quattro modi diversi :

• sono trasferiti come singoli elettroni
• possono essere trasferiti come atomi di H
• possono essere trasferiti come ione idruro
• possono essere trasferiti con combinazione diretta con atomi di Ossigeno.

(si ricorda che l'ossigeno è un potente ossidante, danneggia e distrugge, per cui non interagisce direttamente ma lo fa tramite ioni metallici)

Gli enzimi che catallizzano le reazioni di ossidazione sono detti :

• Ossido reduttasi o Deidrogenasi
• Flavoproteine (FAD)

Le molecole che invece subiscono riduzione sono poche e sono detti Accettori di equivalenti riducenti e sono NAD, NADP, FAD, FMN.

[modifica] Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione

Le reazioni chimiche di ossido-riduzione possono essere bilanciate con vari metodi, tra cui il metodo ionico-elettronico. Questo metodo consiste in diversi passaggi fondamentali:

1. scrivere i numeri di ossidazione delle specie chimiche per individuare chi si ossida e chi si riduce;
2. dissociare le sostanze elettroliti e prenderle in considerazione così come realmente si trovano in soluzione;
3. bilanciare la valenza dell'elemento mediante l'aggiunta di elettroni;
4. bilanciare la carica dello ione mediante l'aggiunta di ioni H⁺ (se si è in ambiente acido) oppure di OH^- (se si è in ambiente basico);
5. bilanciare la massa degli idrogeni con l'aggiunta di H₂O;
6. moltiplicare le reazioni di ossidazione per il numero di elettroni della riduzione e viceversa;
7. sommare le due semireazioni facendo il minimo comune multiplo degli elettroni in modo che possano essere semplificati dal calcolo;
8. se necessario, effettuare il bilanciamento degli ossigeni.

[modifica] Voci correlate

• Potenziale standard di riduzione
• Diagramma di Ellingham

[modifica] Collegamenti esterni

• Esercizi sulle equazioni chimiche Esercizi sulle equazioni chimiche