Numeri di ossidazione degli elementi del gruppo IVA

Gli elementi del gruppo IVA o gruppo 14 sono Carbonio, Silicio, Germanio, Stagno e Piombo. Scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo tali elementi mostrano maggiore tendenza rispetto ai primi a formare composti in cui presentano numero di ossidazione +2. In particolare i composti dello stagno e del piombo mostrano spesso il numero di ossidazione +2 come nel cloruro di stagno (II) SnCl2, nell’ossido di piombo (II) PbO e in numerosissimi altri composti. Si tenga, tuttavia presente che il numero di ossidazione prevalente nei composti dello stagno è +4 mentre nel piombo, ultimo elemento del gruppo è +2.

Il numero di ossidazione caratteristico degli elementi del gruppo è +4 come, ad esempio in CCl4,SiCl4 e SnO2.
Si tenga presente, tuttavia che il carbonio, nel composti organici può presentare numeri di ossidazione sia positivi che negativi come, ad esempio, nel metano CH4 in cui ha numero di ossidazione -4. Fra i composti inorganici l’unico esempio in cui il carbonio ha numero di ossidazione +2 è il monossido di carbonio CO che è un energico riducente in quanto viene facilmente ossidato a biossido di carbonio CO2 in cui il carbonio ha numero di ossidazione +4 termodinamicamente più stabile. Ad esempio il monossido di carbonio riduce molti ossidi metallici in molte reazioni a livello industriale come:

Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2

che consente l’isolamento del ferro.

Lo stagno forma composti sia in cui è presente come stagno (II) che come stagno (IV); quest’ultimo numero di ossidazione è il più stabile tra i due e ciò implica che  i composti contenti stagno (II) possono essere ossidati spontaneamente a composti contenenti stagno (IV). Per esempio una soluzione contenente ioni Sn2+ riduce una soluzione contenente iodio a ioduro ossidandosi a Sn4+:

Sn2+ + I2 → Sn4+ + 2 I

Analogamente lo stagno (II) riduce il ferro (III) a ferro (II): in tale reazione ioni Sn2+ vengono ossidati a Sn4+ :

Sn2+ + 2 Fe3+ → Sn4+ + 2 Fe2+

Lo ione Sn2+ viene ossidato dal permanganato di potassio
in ambiente acido a Sn4+ e tale reazione può anche essere usata nell’ambito delle titolazioni permanganometriche per la determinazione della concentrazione di Sn2+

5 Sn2+ + 2 MnO4 + 16 H+ → 5 Sn4+ + 2 Mn2+ + 8 H2O

Per il piombo la situazione è diversa infatti per tale metallo il numero di ossidazione più stabile è +2 e quindi si ha una forte tendenza da parte dei composti in cui il piombo ha numero di ossidazione +4 a dare composti in cui il piombo ha numero di ossidazione +2. Ad esempio il cloruro di piombo (IV) si decompone a temperatura ambiente per dare cloruro di piombo (II) e cloro gassoso secondo la reazione:

PbCl4 → PbCl2 + Cl2

e l’ossido di piombo (IV) si decompone per dare ossido di piombo (II) e ossigeno:

2 PbO2 → 2 PbO + O2

L’ossido di piombo (IV) reagisce con l’acido cloridrico concentrato per dare cloruro di piombo (II) e cloro gassoso secondo la reazione:

PbO2 + 4 HCl → PbCl2 + Cl2 + 2 H2O

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Author: Chimicamo

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