Redox

Le reazioni chimiche che sono in grado di produrre elettricità sono le reazioni di ossido-riduzione. Di tutte le reazioni chimiche quelle di ossido-riduzione sono senz'altro le più numeros4e e le più importanti: non solo e non tanto perché rendono possibile la produzione di corrente elettrica( il che è poca cosa rispetto agli altri sistemi utilizzati per produrre elettricità), ma soprattutto perché sono alla base di processi biologici importantissimi, come ad es. la respirazione cellulare, la fotosintesi clorofilliana ecc .

Le stesse reazioni di combustione e arruginimento sono reazioni di ossido-riduzione.

È ormai consolidata e comoda abitudine abbreviare l'indicazione ossido-riduzione in redox ( dall'inglese reduction e oxidation). È bene ricordare che il termine reazione si riferisce ad un fenomeno chimico preso in esame e che il termine equazione si riferisce alla rappresentazione simbolica dello stesso fenomeno. Si possono bilanciare4 le equazioni delle reazioni redox, ma non le reazioni redox.

Sono considerate come reazioni redox quelle reazioni che comportano variazioni del numero di ossidazioni per uno o più elementi

Alcuni es. di reazioni redox:

2H + O à2H O

N + 3H à 2 NH

La parola ossidazione trae origine da una particolare categoria di reazioni, quelle reazioni cioè che coinvolgono come reagente l'ossigeno. Es. di ossidazione:

C + O àCO

La parola riduzione trae origine dalla pratica metallurgica di ottenere i metalli allo stato libero (non combinati) dallo stato ossidato. La riduzione si può considerare come una sorta di "riconversione" dei metalli ed è, a tutti gli effetti, una dis-ossigenazione. Es. di riduzione:

2HgO à 2Hg + O

2 FeO

+ 3C à 4 Fe O+ 3CO

l'ossigeno, nelle reazioni in cui interviene come reagente, si comporta da ossidante, cioè determina l'ossidazione di un altro elemento: il numero di ossidazioni dell'elemento ossidato aumenta. Il metallo che viene ridotto, che viene cioè dis-ossigenato, deve diminuire il suo numero di ossidazioni.

In generale, l'elemento che ha permesso l'ossidazione di un altro elemento, a sua volta si riduce. L'ossigeno, che è l'ossidante per eccellenza, a volte può ridursi(ad es. quando reagisce con l'idrogeno per formare acqua; reagisce con il carbonio per formare anidride carbonica ecc . ).

I due fenomeni, dell'ossidazione e della riduzione, sono strettamente collegati, interdipendenti: non è possibile ossidazione senza che avvenga contemporaneamente la riduzione, e viceversa.

In generale, un elemento si comporta da ossidante e un altro si comporta da riducente. Reazioni redox un po' particolari sono quelle di dismutazione ( dette anche di ossido-riduzione interna) che comportano l'ossidazione e la riduzione, nella stessa reazione, dello stesso elemento. Es. di reazioni di questo tipo:

2H O à 2H O + O

Cl + 2 NaOH à NaCl + NaClO + H O

Le reazioni redox, così come segnalano le variazioni del numero di ossidazioni, comportano l'allontanamento- almeno formale- di elettroni da un elemento(che perciò si ossida) e l'acquisizione- almeno formale- degli stessi elettroni da parte di un altro elemento (che perciò si riduce). Dal momento che la corrente elettrica non è altro che flusso di elettroni, si vede bene come le reazioni redox in determinate condizioni, possono essere dei buoni dispositivi per produrre elettricità.