Dobbiamo avere una certa esperienza con le reazioni chimiche per riuscire a scrivere la corretta reazione chimica. Iniziamo col riportare tra i reagenti ed i prodotti le sostanza citate dal testo:

Non c’è bisogno di bilanciare la reazione (¹) in quanto la richiesta del quiz verte sull’individuare quale specie si comporta da riducente (ovvero si ossida).

Scriviamo sopra i singoli elementi il numero di ossidazione che possiedono all’interno dei diversi composti/stato puro. Dovremo seguire le regole dei numeri di ossidazione che determinano la formazione dei composti (²).

Dal punto di vista delle ossidazioni e delle riduzioni abbiamo:

Il rame metallico (puro) si ossida passando dal numero di ossidazione 0 al valore +2 (rame rameico); ossidandosi funge da agente riducente, ovvero permette all’idrogeno di ridursi.

L’idrogeno legato (nell’acido) si riduce passando dal numero di ossidazione +1 al valore 0 (idrogeno puro); riducendosi funge da agente ossidante, ovvero permette al rame metallico di ossidarsi.

La risposta corretta è pertanto la D)

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Note (¹)

Per chi volesse bilanciare la reazione, a titolo di esercizio e non al fine di risolvere il quiz, segue il bilanciamento:

Iniziamo dai metalli e non-metalli seguendo poi con ossigeno e idrogeno.

Per il rame la reazione si bilancia coni coefficienti stechiometrici 1 e 1 per il rame metallico Cu e per il perclorato rameico Cu(ClO₄)₂ :

Osserviamo che sono prodotti due atomi dell’elemento cloro in Cu(ClO₄)₂ , bilanciamo perciò con il coefficiente 2 l’acido perclorico HClO₄ :

L’ossigeno risulta bilanciato perché troviamo otto atomi dell’elemento tra i reagenti e tra i prodotti.

Per l’idrogeno troviamo tra i reagenti due atomi dell’elemento, bilanciamo perciò con il coefficiente 1 per il prodotto H₂ :

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(²)

Le principali regole dei numeri di ossidazione sono:

• il numero di ossidazione di tutte le sostanze elementari è uguale a zero (es. Na, Mg, Fe hanno n.o. zero e così pure ogni atomo delle molecole degli elementi, come H₂, O₂, Cl₂, S₈);
• in tutti i composti l’ossigeno ha numero di ossidazione −2 (es. MgO), ad eccezione dei perossidi nei quali il n.o. è −1 (es. H₂O₂, Na₂O₂);
• in tutti i composti l’idrogeno ha numero di ossidazione +1 (es. HCl, H₂O), ad eccezione degli idruri nei quali il n.o. è −1 (LiH, CuH);
• nelle molecole neutre la somma algebrica dei numeri di ossidazione dei singoli atomi è uguale a 0 (es. nell’acqua H₂O l’idrogeno ha n.o. +1 x 2 atomi = +2 e l’ossigeno ha n.o. −2 x 1 atomo = −2, quindi +2 −2 = 0);
• gli ioni monoatomici hanno numero di ossidazione uguale alla carica dello ione (es. lo ione rame Cu²⁺ ha n.o. +2);
• in uno ione poliatomico la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi è uguale alla carica dello ione (es. SO₄^2- ha la somma dei n.o. = −2).
• i metalli hanno solo numeri di ossidazione positivi;
• i non metalli possono avere numeri di ossidazione positivi o negativi;
• gli elementi del primo gruppo (metalli alcalini) hanno sempre n.o. = +1;
• gli elementi del secondo gruppo (metalli alcalino-terrosi) hanno sempre n.o. = +2;
• gli elementi del terzo gruppo hanno sempre n.o. = +3.
• i gruppi pari hanno sempre n.o. pari, quelli dispari (tranne l’azoto) sempre dispari;
• nel quarto gruppo il carbonio ha n.o. = –4, +4 e +2; il silicio –4 e +4; stagno e piombo +4 e +2;
• nel quinto gruppo l’azoto ha n.o. = –3, +1, +2, +3, +4 e +5; il fosforo –3, +3 e +5;
• nel sesto gruppo l’ossigeno ha praticamente sempre –2, lo zolfo ha –2, +4 e +6;
• nel settimo gruppo il fluoro ha sempre –1; gli altri elementi hanno tutti –1, e possono avere i valori +1, +3, +5 e +7;
• gli elementi di transizione non seguono regole particolari, per cui si rinvia alla tavola periodica o alla tabella dei numeri di ossidazione