In una reazione redox si definisce ossidante la sostanza che provoca l’ossidazione di un’altra sostanza, acquistando da questa elettroni; nel fare questo, un ossidante si riduce.
Si definisce riducente la sostanza che provoca la riduzione di un’altra sostanza cedendogli elettroni; nel fare questo, un riducente si ossida.
Per bilanciare una reazione di ossidoriduzione, in chimica si usa tradizionalmente il metodo della variazione del numero di ossidazione o il metodo delle semireazioni (infatti ogni reazione di ossidoriduzione è la somma di due semireazioni, una ossidazione e una di riduzione).
Tutto ciò tende a spiegare cosa avviene, ma per il solo scopo del bilanciamento è una complicazione inutile perché obbliga a conoscere i n.o. delle sostanze in gioco, numeri che spesso hanno eccezioni. Infatti, tali numeri sono “dedotti” con artificiose convenzioni con diverse eccezioni (del tipo “il numero di ossidazione dell’ossigeno nei composti è quasi sempre uguale a -2”).
Molto più semplice usare il metodo matematico (Albanesi, 1981) che qui descriveremo. Partiamo dal problema di bilanciare la reazione:
K2Cr2O7+S+H2O -> SO2+KOH+Cr2O3.
Ebbene è banale accorgersi che i coefficienti si trovano esprimendo la conservazione degli atomi con un sistema di equazioni di primo grado (in altri termini: senza sapere nulla di chimica).
Se X, Y, Z, M, N, Q sono i coefficienti incogniti, la conservazione del numero di atomi ci dice che:
- (potassio) 2X=N
- (cromo) 2X=2Q
- (ossigeno) 7X+Z=2M+N+3Q
- (zolfo) Y=M
- (idrogeno) 2Z=N.
Otteniamo un sistema di 5 equazioni in 6 incognite, a infinite soluzioni.
Se lo risolviamo, per esempio partendo dalle più semplici (la più complessa è quella dell’ossigeno), troviamo che N=2X, Q=X, M=Y, Z=X. Sostituendo nella terza, si trova che 3X=2Y da cui Y=3/2 X.
Abbiamo pertanto:
- X=X
- Y=3/2 X
- Z=X
- M=3/2 X
- N=2X
- Q=X.
Ora, fra le infinite soluzioni scegliamo quella che renda unitari i coefficienti, cioè moltiplichiamo tutto per 2 (il denominatore delle soluzioni relative a Y e M), ottenendo:
- X=2
- Y=3
- Z=2
- M=3
- N=4
- Q=2.
La reazione bilanciata è:
2K2Cr2O7+3S+2H2O -> 3SO2+4KOH+2Cr2O3.
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