reazione Redox

reazione Redox
n., plurale: reazioni redox

Definizione: In biologia, una reazione biochimica in cui il numero di ossidazione dell’atomo(s) ha cambiato

Reazione Redox Definizione

Quali sono le reazioni di ossidoriduzione? Questo è un termine comune in chimica e biologia. In chimica, una reazione redox è uno dei tipi di reazione chimica che comporta l’alterazione negli stati di ossidazione degli atomi. In questa reazione, c’è il trasferimento effettivo o lo spostamento di elettroni che avviene tra diverse specie chimiche. In questa reazione, una specie perde elettroni mentre l’altra guadagna l’elettrone. (Olson, 2021) Si dice che le specie che ottengono l’elettrone siano ridotte mentre si dice che le specie che hanno perso l’elettrone siano ossidate. In biologia, una reazione redox ha definito tutti gli aspetti della vita in quanto è la forma di reazione che si verifica in molteplici processi biologici.

Che cosa è coinvolto nelle reazioni redox? Secondo la regola della reazione redox, la reazione consiste di due parti e si verificano sempre insieme. Sono la metà ridotta e la metà ossidata. Le reazioni di riduzione-metà e ossidazione-metà sono i tipi di due forme di mezze reazioni di reazioni redox. (MindTouch, 2021)

Come determinare una reazione Redox?

La reazione redox è sempre determinata da una variazione dello stato di ossidazione di due atomi. Se non vi è alcuna alterazione nel numero di ossidazione, non vi è alcuna reazione redox. Un’altra caratteristica o una reazione redox è che è composto da due processi simultanei, quindi, il nome. Per comprendere ulteriormente questo, cerchiamo di capire le definizioni di ossidazione e riduzione. Che cosa è l’ossidazione? L’ossidazione è il processo di aumento dello stato di ossidazione di un atomo, uno ion o una molecola. In poche parole, significa perdere l’elettrone. Che cosa è la riduzione? La riduzione è il processo di diminuzione dello stato di ossidazione di un atomo, uno ion o una molecola. Oppure, si riferisce semplicemente al guadagno dell’elettrone. (Sì, riduzione in questo senso significa “guadagnare”). Quindi in una reazione redox, mentre uno perde un elettrone, un altro lo guadagna.

Tipi di reazioni Redox

Questi sono i diversi tipi di reazioni redox e ognuno è spiegato di seguito.

1. Reazione di decomposizione
2. Reazione di combinazione
3. Reazione di spostamento
4. Reazione di sproporzione

1. Reazione di decomposizione

Come indica il nome, nella reazione di decomposizione, il reagente è diviso o suddiviso in diverse componenti: AB → A + B

Esempi:

• 2NaH → 2Na + H2
• 2H2O → 2H2 + O2

I prodotti di cui sopra si formano dalla decomposizione di reagente. Di conseguenza, si formano composti chimici più piccoli.
Tuttavia, in alcuni casi, non tutte le reazioni di decomposizione devono essere anche una reazione redox. Ad esempio, CaCO3 → CaO + CO2 è una reazione di decomposizione ma non una reazione redox. Perché questa non è una reazione redox? La reazione di decomposizione di CaCO3 → CaO + CO2 comporta la dissociazione dei componenti ma non vi è alcun cambiamento negli stati di ossidazione. Il numero di ossidazione non è cambiato, che dovrebbe cambiare quando si tratta di una reazione redox.

2. Reazione di combinazione

Il contrario della reazione di decomposizione è una reazione di combinazione. In questa reazione, c’è una combinazione di due reagenti e si forma un prodotto: A + B → AB

Esempi:

• H2 + Cl2 → 2HClC + O2→CO2
• 4Fe + 3O2→2Fe2O2

3. Reazione di spostamento

Come indica il nome, questa reazione comporta la sostituzione di uno ion o di un atomo da un elemento allo ion o atomo di un altro elemento: X + YZ → XZ + Y . Le reazioni di spostamento sono di due forme. Sono le reazioni di spostamento del metallo e le reazioni di spostamento non metallico.

• Spostamento del metallo: nelle reazioni di spostamento del metallo, di solito, un metallo viene sostituito da un altro metallo. Un esempio è CuSO4 + Zn→Cu + ZnSO4. Le reazioni di spostamento del metallo sono utilizzate nel processo metallurgico per ottenere i metalli puri dai loro minerali.
• Spostamento non metallico :in una reazione di spostamento non metallico, l’idrogeno H2 o talvolta l’ossigeno O2 viene utilizzato per lo spostamento.

4. Reazione di sproporzione

In una reazione di sproporzione, un singolo reagente sta riducendo e ossidando.

Esempio:

P4 + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3

Agenti ossidanti e riducenti

Nelle reazioni redox, ci sono due tipi di agenti chimici. Sono gli agenti ossidanti (ossidanti) e gli agenti riducenti (riduttori). Cerchiamo di differenziarli comprendendo il loro ruolo nei processi di ossidazione e riduzione.

Standard Potenziale di Elettrodo

Standard Potenziale di Elettrodo è considerato come il valore di forza elettromotrice (fem) di una cella in cui le molecole di idrogeno (H2) sono ossidati in forma di solvatato protoni, in condizioni standard di pressione.

Qual è lo scopo delle reazioni redox nella cella elettrochimica?

La reazione redox è la base per una cella elettrochimica. Può essere diviso in due semireazioni, ossidazione all’anodo e riduzione al catodo. A causa della differenza tra il potenziale elettrico di due elettrodi, viene generata elettricità. E a causa della differenza tra i potenziali di due elettrodi metallici, viene creata una differenza nel potenziale per l’elettrolita. Viene utilizzato per misurare il potere riducente di qualsiasi elemento o composto.

Non esiste un modo semplice e facile utilizzato per misurare con precisione il potenziale dell’elettrodo o il potenziale dell’elettrolito da solo. Le variazioni di pressione, temperatura o concentrazione non solo influenzano il potenziale elettrico, ma anche le equazioni elettrochimiche. In una reazione redox, il potenziale di ossidazione è il negativo del potenziale di riduzione, quindi è sufficiente calcolare uno dei potenziali. Questo è il motivo potenziale elettrodo standard è anche scritto come potenziale di riduzione standard.

Se il valore del potenziale di riduzione standard è maggiore, la riduzione (guadagno dell’elettrone) diventa più facile. Quindi, ad esempio, il potenziale di riduzione standard di F2 è + 2,87 V e quindi per Li+, è -3,05 V.

Ma per quanto riguarda la biologia? Qual è lo scopo delle reazioni redox nella cellula biologica?
In una cellula biologica, ci sono diversi scopi di reazioni redox come durante il metabolismo la molecola di zucchero viene scomposta in acqua, anidride carbonica ed energia. C’è un trasferimento di 48 elettroni dall’atomo di carbonio nello zucchero all’ossigeno insieme al rilascio di energia.

C6H12O6(s) + 6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(l) + energia

Un altro scopo delle reazioni redox nel corpo vivente è la comunicazione cellulare. Le molecole reattive contenenti ossigeno nella cellula svolgono un ruolo di molecole di segnalazione. Ad esempio, le molecole reattive contenenti ossigeno (O2, H2O2, NO) vengono prodotte nella cellula in modo controllato durante le reazioni redox. Queste sostanze chimiche hanno ruoli diversi come la guarigione delle ferite, l’infiammazione, l’invecchiamento e la morte cellulare programmata.

Secondo studi più recenti, la reazione redox può anche essere sfruttata nelle cellule per i trattamenti contro il cancro. Una classe di farmaci per il trattamento del cancro aumenta la produzione di molecole reattive contenenti ossigeno nel corpo tumorale che alla fine uccide le cellule tumorali.

Esempi di reazioni Redox

Alcuni esempi di reazioni redox sono i seguenti.

Esempio 1: Reazione tra idrogeno e fluoro

Nella reazione di fluoro e idrogeno, l’ossidazione avviene all’idrogeno mentre la riduzione avviene al fluoro. Idrogeno e fluoro si combinano e formano fluoruro di idrogeno.

L’equazione seguente mostra la reazione: H2 + F2 → 2HF
L’ossidazione è l’equazione H2 → 2H+ + 2e–
La riduzione equazione è F2 + 2e– → 2F–

Esempio 2: Reazione tra il Ferro e il Perossido di Idrogeno

perossido di Idrogeno si ossida ione ferroso Fe2+ in ione ferrico Fe3+ in presenza di un acido. Di conseguenza, si forma uno ion idrossido. Il perossido di idrogeno reagisce con un protone, che viene donato dall’acido per la formazione di acqua.

2Fe22+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
Ossidazione mezza reazione è Fe2+ → Fe3+ + e–
Riduzione mezza reazione è H2O2 + 2e– → 2 OH–

Esempio 3: la Reazione tra lo Zinco e il Rame

Quando Zn sposta ioni di rame in una soluzione di solfato di rame, il rame è un metallo guadagnato.

Zn (s) + CuSO4 (aq) → ZnSO4 (aq) + Cu (s)
L’ossidazione di mezza reazione Zn → Zn2+ + 2e–
La riduzione a metà reazione è Cu2+ + 2e– → Cu

Significato delle Reazioni Redox

reazioni di ossido-riduzione sono significativi in quanto sono il luogo e la fonte principale di energia sulla Terra, sia naturali (biologici) o non naturali (artificiale) modi. Un’enorme quantità di energia può essere acquisita in una reazione di ossidazione mediante la rimozione dell’idrogeno o la combinazione di ossigeno. (Chimica, 2021)

Reazioni Redox nell’industria

Molte sostanze chimiche comunemente utilizzate in industrie come cloro,soda caustica, ecc. Le reazioni redox sono utilizzate nel materiale sbiancante e nella sanificazione dell’acqua. Nella produzione di prodotti per la pulizia industriale, viene utilizzato il processo di ossidazione. Molti metalli che sono a rischio di corrosione sono protetti unendoli con anodi sacrificali. La galvanizzazione dell’acciaio ne è un esempio. L’ossidazione dell’ammoniaca ha prodotto acido nitrico, che è un fertilizzante essenziale. La reazione redox viene anche utilizzata per la separazione dei metalli dai loro minerali. La fusione del solfuro di metallo nell’esistenza di un agente riducente è anche un esempio di questo. Nella produzione di ornamenti placcati in oro, viene utilizzata una reazione redox per applicare un sottile strato di materiale sulla superficie dell’oggetto. Questo processo è anche noto come elettrodeposizione. (W3spoint.com, 2021)

Reazioni Redox in biologia

Qual è lo scopo delle reazioni redox nella cellula? Molti processi biologici comportano reazioni redox, come la respirazione cellulare e la fotosintesi.

Respirazione cellulare

La respirazione cellulare (C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O) è l’ossidazione del glucosio in anidride carbonica (CO2) e la riduzione dell’ossigeno (O2) in acqua (H2O). Il metodo di respirazione cellulare redox è correlato alla riduzione e all’ossidazione di NAD+ in NADH e viceversa. Di seguito è riportato un diagramma schematico della respirazione cellulare.

Fotosintesi

Nelle reazioni redox nella fotosintesi (6 CO2 + 6 H2O + energia luminosa → C6H12O6 + 6 O2), l’anidride carbonica viene ridotta in zucchero e l’ossidazione dell’acqua dà ossigeno molecolare. Il numero di elettroni nell’ossigeno è 8. Sebbene la respirazione cellulare e la fotosintesi appaiano come reazioni opposte, questi due processi non sono inversi l’uno dall’altro.

LEGGERE: Fotosintesi-Fotolisi e fissazione del carbonio

Redox Cycling

Un’ampia varietà di composti aromatici viene ridotta con l’aiuto di enzimi per la formazione di radicali liberi. I radicali liberi hanno uno o più elettroni rispetto al loro genitore. Il donatore di elettroni può essere qualsiasi flavoenzima o il suo coenzima. Una volta dopo la formazione, i radicali liberi sotto forma di anioni ridotto l’ossigeno in superossido, e anche genitore inalterato (originale) composto ottenere rinnovato. Nel complesso, in questa reazione, vi è ossidazione a flavoenzima coenzima e riduzione a ossigeno molecolare per la formazione di superossido. Questo comportamento catalitico è definito Ciclo Redox.

Reazioni Redox in geologia

In geologia, la reazione redox ha molti usi come:

• Mobilitazione di minerali
• Formazione di minerali
• Ambienti deposizionali

Nel colore delle rocce, lo stato redox è visibile. La roccia ossidante aveva un colore rosso. Quando un liquido riducente o fluido viene passato alla roccia dà colore verde o bianco. Il liquido o fluido riducente aveva minerali portatori di uranio. Marmi Moqui e depositi di uranio sono alcuni esempi di depositi formati da reazioni redox geologiche.

Reazioni Redox in terreni

In una reazione redox, vi è una reazione di ossidazione e riduzione simultanea. Un esempio di reazione redox nel terreno è l’ossidazione del ferro ferroso in ferro ferrico mediante la riduzione dell’ossigeno in presenza di acqua. (Natura, 2021)

Bilanciamento delle reazioni Redox

Quanto segue spiega come bilanciare un’equazione redox o come eseguire reazioni redox o reazioni redox in soluzioni di base.

• Fase I: Scrivere l’equazione sbilanciata.
• Fase II: Isolare la reazione redox in due semi-reazioni
  Dare il numero di ossidazione di ciascun atomo
  Trovare e scrivere il redox coppie
  Combinare le coppie redox in due semi-reazioni
• Passo III: Il bilanciamento del mezzo di reazioni
  Bilanciamento di tutti gli atomi ad eccezione di H2 e O2
  Bilanciamento di tutti i O2 atomi con acqua H2O
  Bilanciare gli atomi di idrogeno H+
  Aggiungere 1 OH– su ogni lato di H+ per una base medio
• Passo IV: Bilancia il numero di elettroni
• Fase V: Nel mezzo di reazione, fare elettrone perdita pari di elettroni gain
• Passo VI: Insieme aggiungere mezze reazioni
• Passo VII: Semplificare l’equazione
  Alla fine controllare tutte le cariche e gli elementi sono bilanciati. Per facilità, un calcolatore di reazione redox online o un calcolatore di stato di ossidazione viene utilizzato anche per il bilanciamento delle equazioni.

Come trovare i numeri di ossidazione? Di seguito sono riportate alcune regole del numero di ossidazione:

1. Zero è il numero di ossidazione degli elementi liberi.
2. La carica su uno ion è equivalente al numero di ossidazione degli ioni monoatomici.
3. La carica sugli ioni è anche equivalente al numero di ossidazione degli ioni poliatomici.
4. Il numero di ossidazione dell’idrogeno è +1, tuttavia, quando è in un composto con qualche elemento elettronegativo, il numero di ossidazione cambia in -1.
5. Il numero di ossidazione dell’ossigeno è -2 ma nei perossidi è -1.
6. Il numero di ossidazione del carbonio varia ampiamente. In CH4 è -4 mentre in CO2 è +4
7. Gruppo 1 elemento aveva numero di ossidazione +1.
8. Gruppo 2 elemento aveva numero di ossidazione +2.
9. Gruppo 17 elemento aveva numero di ossidazione -1.
10. In un composto neutro, il numero di ossidazione totale di tutti gli atomi è zero.

• VRChemistry. (2021). Reazioni Redox e potenziale elettrochimico. Nel 2007, il gruppo ha pubblicato il suo primo album in studio. BILANCIAMENTO DELLE REAZIONI REDOX. Nel 2007, il gruppo ha pubblicato il suo primo album in studio. Reazioni di riduzione dell’ossidazione Recuperate 04 Nov, 2021, da https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Supplemental_Modules_(Analytical_Chemistry) / Electrochemistry/Redox_Chemistry / Oxidation-Reduction_Reactions
• Nature, S. (2021). Reazioni Redox e diagrammi nel terreno. Nel 2007, il gruppo ha pubblicato il suo primo album in studio, intitolato””. reazione di riduzione dell’ossidazione. Estratto 04 Nov, 2021, da https://www.britannica.com/science/oxidation-reduction-reaction/General-theory
• W3spoint.com. (2021). Reazione Redox in elettrochimica. Estratto 04 Nov, 2021, da https://www.w3spoint.com/
• Socratic.org. (2021). Calcola il numero di ossidazione di un elemento in un composto. Estratto 04 Nov, 2021, da https://socratic.org/questions/how-do-you-calculate-the-oxidation-number-of-an-element-in-a-compound