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Le reazioni di ossidoriduzione

Materiali occorrenti:

Elementi e composti previsti dalle esperienze - Acido nitrico sol. 65 % e 1:3 - Acido cloridrico sol. 1:3 - Idrossido di sodio sol. 4 M - Acqua ossigenata
sol. 20/30 % - Salda d'amido - Fenolftaleina sol. 1 % - Vetreria.

Esecuzione dell'esperienza:

Le soluzioni dei sali utilizzati sono, quando indicato, a titolo indicativo e possono anche essere preparate al momento, sciogliendo una punta di spatola di sale in una provetta con acqua distillata.

1) - Reazione tra l'acido nitrico diluito ed il rame:

3Cu + 6HNO₃ + 2HNO₃ ------------> 3Cu(NO₃)₂ + 2NO ↑ + 4H₂O

ovvero, in forma ionica:

Si tratta una piccola quantit↑ di rame ( Cu ) con alcuni mL di acido nitrico ( HNO₃ ) sol. 1:3. Si osserva lo sviluppo di un gas di colore bruno, il biossido di azoto ( NO₂ ),dovuto alla immediata reazione dell' ossido di azoto ( NO ) con l'O₂ dell'aria
(2NO + O₂ ------------> 2NO₂ ↑ ); contemporaneamente si forma una soluzione azzurra di nitrato di rame II [ Cu(NO₃)₂ ] .

2) - Reazione tra l'acido nitrico concentrato ed il rame:

Cu + 2HNO₃ + 2HNO₃ ------------> Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ ↑ + 2H₂O

ovvero, in forma ionica:

Si opera come nell'esperienza precedente, utilizzando acido nitrico ( HNO₃ ) sol. 65 %. Si ha sviluppo di biossido di azoto ( NO₂ ) e formazione di una soluzione azzurra di nitrato di rame II [ Cu(NO₃)₂ ] .

3) - Ossidazione del Ferro II a Ferro III da parte dell'acido nitrico:

3FeSO₄ + 3HNO₃ + HNO₃ ------------> Fe₂(SO₄)₃ + Fe(NO₃)₃ + NO ↑ + 2H₂O

ovvero, in forma ionica:

Si preparano due provette contenenti ciascuna una punta di spatola di solfato di ferro II ( FeSO₄ ) e 2 o 3 mL di acqua distillata; si prepara anche una provetta contenente una punta di spatola di solfato di ferro III [ Fe₂( SO₄ )₃ ] e 2 o 3 mL di acqua distillata.

Una delle provette con la soluzione di ioni Fe²⁺ e quella con gli ioni Fe³⁺ servono da " bianco " e si riconoscono precipitando i rispettivi idrossidi con NaOH
sol. 4 M; l' idrossido di ferro II [ Fe( OH )₂ ] presenta il caratteristico color verde mela mentre l' idrossido di ferro III [ Fe( OH )₃ ] un color rosso mattone.

Si procede alla reazione di ossidoriduzione ponendo nella restante provetta con la soluzione di solfato di ferro II 1 o 2 mL di acido nitrico sol. 1:2 e si riscalda con attenzione.

A reazione avvenuta si evidenzia l'avvenuta ossidazione di Fe²⁺ a Fe³⁺ precipitando con NaOH 4 M l'idrossido di ferro III che presenta, come visto nel
" bianco " un colore rosso mattone.

Per le reazioni di precipitazione descritte vedere la scheda " Le reazioni chimiche ".



4) - Ossidazione dello zinco ad opera dell'acido cloridrico:

Zn + 2HCl ------------> ZnCl₂ + H₂ ↑

ovvero, in forma ionica:

Si pone poco zinco ( Zn ) in una provetta e lo si fa reagire con alcuni mL di acido cloridrico ( HCl ) sol. 1:2 . Si evidenzia un imponente sviluppo di idrogeno ( H₂ ), che ↑ possibile riconoscere per la sua elevata infiammabilit↑, avvicinando, con cautela, un fiammifero alla bocca della provetta. Al termine della reazione rester↑ una soluzione acquosa di cloruro di zinco ( ZnCl₂ ).

5) - Riduzione del manganese VII a manganese II ad opera dell'acido cloridrico:

2KMnO₄ + 6HCl + 10HCl ------------> 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂ ↑+ 8H₂O

ovvero, in forma ionica:

Si pongono 2 o 3 mL di soluzione diluita, ad es. 0.01 M, di permanganato di potassio ( KMnO₄ ) in una provetta; a questi si aggiunge 1 mL circa di acido cloridrico ( HCl ) sol. 1:2 e si agita con cautela. Dopo pochi secondi la soluzione viola , caratteristica del manganese VII scolorir↑ fino a divenire quasi incolore o debolmente rosa, indicando la riduzione a manganese II. La contemporanea ossidazione di Cl ^- a cloro ( Cl₂ ) elementare sar↑, per contro, difficilmente evidenziabile se non per l'odore tipico del gas.

6) - Reazione tra il solfato di rame e lo ioduro di potassio:

2CuSO₄ + 2KI +2KI ------------> 2CuI ↓ + 2K₂SO₄ + I₂

ovvero, in forma ionica:

Si fanno reagire alcuni mL delle due soluzioni, ad esempio a titolo 0.1 M, in una provetta. Si nota subito il formarsi di un precipitato bruno di CuI, ioduro di rame II per riduzione del Cu²⁺ a Cu⁺ . Lo iodio elementare che si forma nella contemporanea ossidazione da I ^- resta in soluzione. La presenza dello stesso sar↑ facilmente evidenziabile aggiungendo alcune gocce di salda d'amido ed agitando energicamente la provetta: in breve apparir↑ la tipica colorazione bluastra, indicante la presenza di iodio .



7) - Reazione tra ioduro di potassio e bromo in soluzione:

2KI + Br₂ ------------> 2KBr + I₂

ovvero, in forma ionica:

Si fanno reagire, in una provetta, 1 o 2 mL di ioduro di potassio ( KI ), ad es. a titolo 0.1 M, con altrettanta soluzione acquosa satura di bromo ( Br, acqua di bromo ) che presenta un caratteristico colore bruno.

Il cambiamento di colore dell'acqua di bromo indicher↑ l'avvenuta riduzione a Br ^-. L'ossidazione di I ^- ad iodio ( I₂ ) elementare sar↑ evidenziabile aggiungendo alcune gocce di salda d'amido.



8) - Ossidazione del sodio ad opera dell' acqua:

2Na + 2H₂O ------------> 2NaOH + H₂ ↑

ovvero, in forma ionica:

Si riempie un becker da 250 mL di acqua e si pone nello stesso un pezzettino di sodio, coprendo con una reticella amiantata. La reazione sar↑ molto veloce e, a causa del calore che si sviluppa, non ↑ da escludersi che l'idrogeno (H₂) possa incendiarsi. La formazione di idrossido di sodio ( NaOH )in soluzione pu↑ essere messa in risalto con un indicatore, ad esempio, con alcune gocce di fenolftaleina, che virer↑ al colore viola.