Disproporzione e comproporzione: cosa sono ed esempi

A volte un solo elemento fa contemporaneamente da ossidante e da riducente di se stesso: una parte si ossida, un’altra si riduce, partendo dallo stesso stato. È la disproporzione (o dismutazione), una delle reazioni redox più eleganti, e il suo opposto è la comproporzione, in cui due stati diversi dello stesso elemento si incontrano a metà strada. Riconoscerle spiega perché certi ioni sono instabili in soluzione e perché alcuni composti non si possono conservare.

Vediamo che cos’è la disproporzione, gli esempi classici (rame, cloro, manganato), quando avviene e che cos’è la comproporzione.

La disproporzione

Nella disproporzione una specie in uno stato di ossidazione intermedio reagisce con se stessa: parte degli atomi sale a uno stato più alto (si ossida) e parte scende a uno stato più basso (si riduce). L’unico requisito è che l’elemento disponga di uno stato superiore e di uno inferiore accessibili, e che la combinazione dei prodotti sia termodinamicamente più stabile dello stato di partenza.

Gli esempi classici

Tre casi ricorrono in ogni trattazione e vale la pena conoscerli a memoria.

Lo ione rameoso Cu⁺ in soluzione acquosa è instabile proprio per questo: disproporziona spontaneamente in rame metallico e ione rameico Cu²⁺, che è la forma stabile. Il cloro sciolto in acqua si ripartisce fra ipoclorito (+1) e cloruro (−1), reazione su cui si basano i candeggianti. Il manganato verde MnO₄²⁻, in ambiente neutro o acido, disproporziona dando permanganato violetto e biossido di manganese bruno.

Quando avviene

La disproporzione non è un capriccio: è dettata dalla stabilità relativa degli stati di ossidazione. Avviene quando uno stato intermedio è meno stabile della media dei due stati che lo affiancano, e in questi casi l’ambiente conta moltissimo. Il manganato, per esempio, è stabile in soluzione fortemente basica ma disproporziona appena l’ambiente diventa neutro o acido. Anche il numero di ossidazione gioca un ruolo: molti stati intermedi «scomodi» nelle parti del sistema periodico ricche di stati di valenza vi sono soggetti.

La comproporzione

Il processo inverso è la comproporzione (o sinproporzione): due specie dello stesso elemento, una in uno stato di ossidazione alto e una in uno basso, reagiscono per dare un prodotto in uno stato intermedio. È esattamente la disproporzione percorsa al contrario, e avviene quando è lo stato intermedio a essere più stabile. Un esempio tipico è la reazione tra uno ioduro e iodato che dà iodio elementare, in cui lo stato −1 e lo stato +5 dello iodio convergono allo stato 0.

disproporzione: stato intermedio → alto + basso  |  comproporzione: alto + basso → intermedio

Disproporzione e comproporzione sono quindi due facce della stessa medaglia: a decidere quale delle due avvenga è semplicemente quale stato — l’intermedio oppure la coppia di estremi — risulta più stabile nelle condizioni date.

Perché conta nella pratica

Riconoscere la disproporzione spiega molti fenomeni pratici: perché certi ioni non si possono conservare in soluzione, perché un reagente cambia colore lasciato all’aria, perché il pH di un bagno chimico ne determina la stabilità. È alla base del funzionamento dei candeggianti a base di cloro, della chimica del manganese e della preparazione di numerosi composti. Capire quando uno stato intermedio è stabile, e quando invece dismuterà, è una competenza che evita errori di conservazione e suggerisce le condizioni giuste per ogni reazione.

Domande frequenti

Che cos’è la disproporzione?

È una reazione redox in cui una stessa specie, in uno stato di ossidazione intermedio, si ossida e si riduce contemporaneamente: una parte dei suoi atomi passa a uno stato più alto, un’altra parte a uno più basso. È detta anche dismutazione. Richiede che l’elemento abbia stati di ossidazione sia superiori sia inferiori accessibili e che i prodotti siano più stabili.

Qual è un esempio classico di disproporzione?

Lo ione rameoso Cu⁺, instabile in acqua, disproporziona in rame metallico Cu (0) e ione rameico Cu²⁺. Altri esempi sono il cloro sciolto in acqua, che dà ipoclorito (+1) e cloruro (−1), e il manganato verde MnO₄²⁻, che in ambiente neutro o acido dà permanganato (+7) e biossido di manganese (+4).

Quando avviene la disproporzione?

Avviene quando uno stato di ossidazione intermedio è meno stabile della combinazione degli stati che lo affiancano. L’ambiente è spesso decisivo: il manganato è stabile in soluzione fortemente basica ma disproporziona appena diventa neutra o acida. È la stabilità termodinamica relativa degli stati a stabilire se la reazione procede.

Che cos’è la comproporzione?

È il processo inverso della disproporzione: due specie dello stesso elemento, una in uno stato di ossidazione alto e una in uno basso, reagiscono per dare un prodotto in uno stato intermedio. Avviene quando è lo stato intermedio a essere più stabile. Un esempio è la reazione tra ioduro e iodato che produce iodio elementare.

Perché lo ione Cu⁺ è instabile in acqua?

Perché disproporziona: in soluzione acquosa si trasforma spontaneamente in rame metallico e ione Cu²⁺, che è la forma stabile. Lo stato +1 del rame è uno stato intermedio meno stabile della combinazione di rame metallico (0) e rame +2, quindi tende a dismutare. È il motivo per cui i sali rameosi semplici sono difficili da mantenere in soluzione acquosa.