Il riducente è un composto che fa avvenire le semireazioni di riduzione cedendo elettroni a un’altra specie chimica.
L’ ossidante è un composto che fa avvenire le semireazioni di ossidazione acquistando elettroni da un’altra specie chimica.
In una reazione di ossidoriduzione una specie si ossida ovvero aumenta il suo numero di ossidazione perdendo elettroni e un’altra specie si riduce diminuendo il suo numero di ossidazione e acquistando elettroni.
L’agente ossidante è quella specie che si riduce provocando l’ossidazione dell’altra specie mentre l’agente riducente è quella specie che si ossida provocando la riduzione dell’altra specie.
Si tenga tuttavia presente che il concetto di ossidante e di riducente è una caratteristica tipica della reazione in esame infatti una specie può comportarsi da ossidante in una reazione e da riducente in un’altra a meno che non si trovi nel suo massimo o nel suo minimo stato di ossidazione.
Ad esempio nella semireazione Fe2+ → Fe3+ lo ione ferro(II) si ossida ed è quindi il riducente mentre nella semireazione Fe2+ → Fe il ferro si riduce ed è quindi l’ossidante.
Per identificare l’agente ossidante e riducente in una reazione ci si può avvalere di due metodi.
Supponiamo ad esempio di considerare la reazione:
MnO4–(aq) + I–(aq)→ Mn2+(aq) + I2(s)
Primo metodo
Il primo metodo, particolarmente indicato quando la reazione è scritta in forma ionica, consiste nel dividere la reazione in due semireazioni e di bilanciarle seguendo, rigorosamente in sequenza, i seguenti passaggi
1) Bilanciare la massa
2) Aggiungere ossigeno, dove è mancante, sotto forma di acqua
3) Aggiungere idrogeno , dove è mancante, sotto forma di H+
3) Contare la carica netta a sinistra e a destra di ciascuna semireazione e aggiungere elettroni dal lato dove mancano
Nel caso in specie le due semireazioni sono:
MnO4– + 8 H+ + 5 e– → Mn2+ + 4 H2O
2 I– → I2 + 2 e–
In tal modo si evidenzia che lo ione permanganato, acquista elettroni e quindi si riduce: il permanganato è quindi l’ossidante. Lo ioduro, invece, perde elettroni e quindi si ossida: lo ioduro è quindi il riducente.
Secondo metodo
L’altro metodo, particolarmente indicato quando la reazione è scritta in forma molecolare, consiste nell’individuare gli spettatori ovvero le specie che non si ossidano né si riducono e successivamente attribuire il numero di ossidazione alla specie che si ossida e a quella che si riduce seguendo le seguenti regole.
1) Il numero di ossidazione di un elemento allo stato elementare o combinato con sé stesso vale zero.
2) Il numero di ossidazione di uno ione monoatomico è uguale alla sua carica
3) Il numero di ossidazione dell’idrogeno in un composto è sempre pari a +1 ad eccezione degli idruri dove l’idrogeno ha numero di ossidazione -1
4) Il numero di ossidazione dell’ossigeno in un composto è sempre uguale a -2 ad eccezione dei perossidi dove l’ossigeno ha numero di ossidazione -1 e nel composto OF2 dove ha numero di ossidazione pari a +2
5) I metalli del primo gruppo nei composti hanno sempre numero di ossidazione pari a +1
6) La somma algebrica dei numeri di ossidazione in un composto è pari a zero
7) La somma algebrica dei numeri di ossidazione in uno ione poliatomico è pari alla carica dello ione
8) In un composto l’elemento più elettronegativo ha numero di ossidazione negativo mentre l’elemento meno elettronegativo ha numero di ossidazione positivo
Nel caso della reazione:
MnO4–(aq) + I–(aq)→ Mn2+(aq) + I2(s)
applicando le regole per l’attribuzione del numero di ossidazione si ha che il manganese passa da numero di ossidazione +7 a numero di ossidazione +2 quindi si riduce ed è l’ossidante. Lo iodio invece passa da numero di ossidazione – 1 a zero quindi si ossida ed è il riducente.
Il caso che si presenta più complesso si verifica quando la reazione è scritta in forma molecolare come, ad esempio:
Bi2S3 + HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + S + H2O
Si devono infatti individuare le specie che si ossidano e si riducono. Lo zolfo passa da numero di ossidazione -2 a zero quindi si ossida e lo ione S2- è il riducente. L’azoto passa da +5 a +2 quindi si riduce e l’acido nitrico è l’ossidante.