Problema
Bilanciare la seguente reazione redox in ambiente acido:
$S_2O_3^{2-}\rightarrow S_8 +SO_3^{2-}$
Svolgimento
Per bilanciare la reazione redox procediamo per step.
step 1
Individuiamo quali elementi variano il loro numero di ossidazione (n.o.) nel passaggio da reagenti a prodotti.
La reazione da bilanciare è particolare, infatti si tratta di una dismutazione nella quale lo zolfo si ossida e si riduce.
Notiamo che il n.o. dello zolfo passa da $+2$ in $S_2O_3^{2-}$ a $+4$ in $SO_3^{2-}$ (cioè si ossida) ma passa anche a $0$ in $S_8$ (cioè si riduce) nella stessa reazione.
STEP 2
Scriviamo due semireazioni, la prima di ossidazione e la seconda di riduzione:
$S_2O_3^{2-} \rightarrow SO_3^{2-}$
$S_2O_3^{2-} \rightarrow S_8$
STEP 3
Bilanciamo gli elementi che si ossidano e si riducono nelle due semireazioni.
Nel nostro caso dovremo quindi bilanciare lo zolfo in entrambe le semireazioni, aggiungiamo un $2$ davanti ad $SO_3^{2-}$ nell’ossidazione e un $4$ davanti ad $S_2O_3^{2-}$ nella riduzione. Otteniamo:
$S_2O_3^{2-} \rightarrow 2SO_3^{2-}$
$4S_2O_3^{2-} \rightarrow S_8$
STEP 4
Bilanciamo il numero di elettroni dovuti all’ossidazione e alla riduzione.
Nella semireazione di ossidazione lo zolfo passando da n.o. $+2$ a $+4$ cederà $2e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai prodotti $4e^-$.
Nella semireazione di riduzione lo zolfo passando da n.o. $+2$ a $0$ acquisterà $2e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai reagenti $16e^-$.
$S_2O_3^{2-} \rightarrow 2SO_3^{2-}+4e^-$
$4S_2O_3^{2-} +16e^-\rightarrow S_8$
step 5
Bilanciamo la carica elettrica tra reagenti e prodotti in ciascuna semireazione.
Siccome la reazione avviene in ambiente acido bilanceremo le cariche con la specie $H^+$.
Per bilanciare la semireazione di ossidazione aggiungiamo $6H^+$ ai prodotti e $3H_2O$ ai reagenti per bilanciare idrogeno e ossigeno.
Mentre per bilanciare quella di riduzione aggiungiamo $24H^+$ tra i reagenti e $12H_2O$ ai prodotti.
$S_2O_3^{2-} +3H_2O \rightarrow 2SO_3^{2-}+4e^- +6H^+$
$4S_2O_3^{2-} +16e^- + 24H^+\rightarrow S_8+12H_2O$
STEP 6
Moltiplichiamo i coefficienti stechiometrici delle semireazioni per avere lo stesso numero di $e^-$ in entrambe le semireazioni.
Nel nostro caso moltiplicheremo $\times 4$ la prima e lasceremo com’è la seconda.
$4S_2O_3^{2-} +12H_2O \rightarrow 8SO_3^{2-}+16e^- +24H^+$
$4S_2O_3^{2-} +16e^- + 24H^+\rightarrow S_8+12H_2O$
STEP 7
Sommiamo le due semireazioni.
$4S_2O_3^{2-} +12H_2O + 4S_2O_3^{2-} +16e^- + 24H^+\rightarrow 8SO_3^{2-}+16e^- +24H^+ +S_8+12H_2O$
Da cui semplificando $e^-$, $H^+$ e $H_2O$ e sommando otteniamo la reazione bilanciata:
$8S_2O_3^{2-} \rightarrow 8SO_3^{2-} +S_8$