Problema
Bilanciare la seguente reazione redox in ambiente basico:
$ClO^{-}_3+N_2H_4\rightarrow NO+Cl^{-}$
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.
Nel nostro caso il n.o. del cloro passa da $-2$ in $N_2H_4$ a $+2$ in $NO$, cioè si ossida.
Mentre il n.o. del cloro passa da $+5$ in $ClO^{-}_3$ a $-1$ in $Cl^-$, cioè si riduce.
STEP 2
Scriviamo due semireazioni, la prima di ossidazione e la seconda di riduzione:
$N_2H_4 \rightarrow NO$
$ClO^{-}_3 \rightarrow Cl^-$
STEP 3
Bilanciamo gli elementi che si ossidano e si riducono nelle due semireazioni.
Nel nostro caso dovremo quindi bilanciare solamente l’azoto aggiungendo un coefficiente $2$ davanti a $NO$. Il cloro invece è già bilanciato.
$N_2H_4 \rightarrow 2NO$
$ClO^{-}_3 \rightarrow Cl^-$
STEP 4
Bilanciamo il numero di elettroni dovuti all’ossidazione e alla riduzione.
Nella semireazione di ossidazione l’azoto passando da n.o. $-2$ a $+2$ cederà $4e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai prodotti $8e^-$.
Nella semireazione di riduzione il cloro passando da n.o. $+5$ a $-1$ acquisterà $6e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai reagenti $6e^-$.
$N_2H_4 \rightarrow 2NO +8e^-$
$ClO^{-}_3 +6e^- \rightarrow Cl^-$
step 5
Bilanciamo la carica elettrica tra reagenti e prodotti in ciascuna semireazione.
Siccome la reazione avviene in ambiente basico bilanceremo le cariche con la specie $OH^-$.
Bilanciamo la semireazione di ossidazione aggiungendo $8OH^-$ ai reagenti e $6H_2O$ ai prodotti per bilanciare idrogeno e ossigeno. Per bilanciare quella di riduzione aggiungiamo $6OH^-$ tra i prodotti e $3H_2O$ tra i reagenti.
$N_2H_4 +8OH^- \rightarrow 2NO +8e^- +6H_2O$
$ClO^{-}_3 +6e^- +3H_2O \rightarrow Cl^- +6OH^-$
STEP 6
Moltiplichiamo i coefficienti stechiometrici delle semireazioni per avere lo stesso numero di $e^-$ in entrambe le semireazioni.
Nel nostro caso moltiplicheremo $\times 3$ la prima e $\times 4$ la seconda.
$3N_2H_4 +24OH^- \rightarrow 6NO +24e^- +18H_2O$
$4ClO^{-}_3 +24e^- +12H_2O \rightarrow 4Cl^- +24OH^-$
STEP 7
Sommiamo le due semireazioni.
$3N_2H_4 +24OH^- +4ClO^{-}_3 +24e^- +12H_2O \rightarrow 6NO +24e^- +18H_2O + 4Cl^- +24OH^-$
Da cui semplificando $e^-$, $OH^-$ e $H_2O$ otteniamo la reazione bilanciata:
$3N_2H_4 +4ClO^{-}_3 \rightarrow 6NO +6H_2O+ 4Cl^- $