Problema
Bilanciare la seguente reazione redox in ambiente acido:
$Cr^{3+}+IO^{-}_4\rightarrow CrO^{2-}_4+I^{-}$
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 cromo passa da $+3$ in $Cr^{3+}$ a $+6$ in $CrO^{2-}_4$, cioè si ossida.
Mentre il n.o. dello iodio passa da $+7$ in $IO^{-}_4$ a $-1$ in $I^{-}$, cioè si riduce.
STEP 2
Scriviamo due semireazioni, la prima di ossidazione e la seconda di riduzione:
$Cr^{3+}\rightarrow CrO^{2-}_4$
$IO^{-}_4 \rightarrow I^{-}$
STEP 3
Bilanciamo gli elementi che si ossidano e si riducono nelle due semireazioni.
Nel nostro caso sia $Cr$ che $I$ sono già bilanciati quindi non occorre fare nulla.
STEP 4
Bilanciamo il numero di elettroni dovuti all’ossidazione e alla riduzione.
Nella semireazione di ossidazione il cromo passando da n.o. $+3$ a $+6$ cederà $3e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai prodotti $3e^-$.
Nella semireazione di riduzione lo iodio passando da n.o. $+7$ a $-1$ acquisterà $8e^-$ per ogni atomo, quindi aggiungeremo ai reagenti $8e^-$.
$Cr^{3+}\rightarrow CrO^{2-}_4+3e^-$
$IO^{-}_4 +8e^-\rightarrow I^{-}$
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 $H^+$.
Bilanciamo la semireazione di ossidazione aggiungendo $8H^+$ tra i prodotti e $4H_2O$ tra i reagenti per bilanciare idrogeno e ossigeno.
Per bilanciare quella di riduzione aggiungiamo $8H^+$ tra i reagenti e $4H_2O$ tra i prodotti
$Cr^{3+}+4H_2O \rightarrow CrO^{2-}_4+3e^-+8H^+$
$IO^{-}_4 +8e^- +8H^+\rightarrow I^{-}+4H_2O$
STEP 6
Moltiplichiamo i coefficienti stechiometrici delle semireazioni per avere lo stesso numero di $e^-$ in entrambe le semireazioni.
Nel nostro caso moltiplicheremo $\times 8$ la prima e $\times 3$ la seconda.
$8Cr^{3+}+32H_2O \rightarrow 8CrO^{2-}_4+24e^-+64H^+$
$3IO^{-}_4 +24e^- +24H^+\rightarrow 3I^{-}+12H_2O$
STEP 8
Sommiamo le due semireazioni.
$8Cr^{3+}+32H_2O+3IO^{-}_4 +24e^- +24H^+\rightarrow 8CrO^{2-}_4+24e^-+64H^+ +3I^{-}+12H_2O$
Da cui semplificando $e^-$, $H^+$ e $H_2O$ otteniamo la reazione bilanciata:
$8Cr^{3+}+20H_2O+3IO^{-}_4 \rightarrow 8CrO^{2-}_4+40H^+ +3I^{-}$