Número de oxidación

¿Qué son los números de oxidación?

En "Redox" aprendiste que muchas reacciones implican un movimiento de electrones. Una especie pierde electrones y se oxida, mientras que otra gana electrones y se reduce. En general, llamamos a estos procesos reacciones redox. Los números de oxidación nos ayudan a saber qué especie se oxida y qué especie se reduce en una reacción de este tipo.

Reglas del número de oxidación

Hay algunas reglas que pueden ayudar y simplificar la forma de calcular los números de oxidación.

• El número de oxidaciónde todos los elementos no combinados es 0. La razón es que el elemento no ha perdido ni ganado electrones y, por tanto, es neutro.
  • Porejemplo, Zn, H y Cl.

• La suma de los números de oxidación de todos los átomos o iones de un compuesto neutro es igual a 0.
  • Por ejemplo, en el NaCl, el número de oxidación del Na es +1 y el número de oxidación del Cl es -1. Estos números se suman para dar 0. La suma de ambos da 0.

• Lasuma de los números de oxidación de un ion es igual a la carga del ion. Esto se aplica tanto a los iones monatómicos como a los iones complejos.
  • Por ejemplo, el número de oxidación del ion monatómico ^F- es -1.
  • Por ejemplo, en el ion ^CO32-, el C tiene un número de oxidación de +4 y los tres O tienen cada uno un número de oxidación de -2. 4 + 3(-2) = -2, que es la carga del ion.

• En un ion o un compuesto, el elemento más electronegativo suele tener el número de oxidación más negativo. Recuerda que la electronegatividad disminuye a lo largo de un grupo y aumenta a lo largo de un período.
  • Por ejemplo, en el _F2O, el F es más electronegativo que el oxígeno, por lo que tiene el número de oxidación más negativo. Aquí, el F tiene un número de oxidación de -1 y el O tiene un número de oxidación de +2.

Muchos elementos tienen el mismo número de oxidación en todos sus compuestos:

• Los elementos del grupo 1 tienen todos el número de oxidación +1.
• Los elementos del grupo 2 tienen todos el número de oxidación +2.
• El aluminio siempre tiene el número de oxidación +3.
• El flúor siempre tiene el número de oxidación -1.
• El hidrógeno suele tener el número de oxidación +1, excepto en los hidruros metálicos.
• El oxígeno suele tener el número de oxidación -2, excepto en los peróxidos y en los compuestos con flúor.
• El cloro suele tener el número de oxidación -1, excepto en los compuestos con oxígeno y flúor.

Tabla periódica con los números de oxidación

Para ayudarte a calcular los números de oxidación de los distintos compuestos, aquí tienes una imagen de la tabla periódica con los números de oxidación comunes por grupo.

Una tabla periódica con los números de oxidación de los elementos dentro de sus grupos - StudySmarter Originals

Sin embargo, debes recordar siempre las excepciones a las reglas de los números de oxidación. Las veremos con más detalle a continuación.

Excepciones al número de oxidación

Como ya hemos aprendido, hay algunas excepciones a los números de oxidación de los elementos dentro de los compuestos.

Excepciones del número de oxidación: Hidrógeno

El hidrógeno suele tener un número de oxidación +1. Pero en los hidruros metálicos, como el NaH o el KH, tiene un número de oxidación de -1. Esto se debe a que sabemos que la suma de los números de oxidación en un compuesto neutro es siempre 0, y que los metales del grupo 1 siempre tienen un número de oxidación de +1. Esto significa que, en un hidruro metálico, el hidrógeno debe tener un estado de oxidación de -1, ya que 1 + (-1) = 0. Por ejemplo,en NaH, el Na tiene un estado de oxidación de +1 y el H tiene un estado de oxidación de -1.

Excepciones del número de oxidación: Oxígeno

El oxígeno suele tener un número de oxidación de -2. Pero en los peróxidos, como el _H2O2, tiene un número de oxidación de -1. Una vez más, se trata de un compuesto neutro y, por tanto, la suma de los números de oxidación debe ser cero. Porejemplo, en elcaso del _H2O2, cada átomo de hidrógeno tiene el número de oxidación +1, por lo que cada átomo de oxígeno debe tener el número de oxidación -1.

El oxígeno también se desvía de su número de oxidación habitual en los compuestos con flúor. Esto se debe a que sabemos que el elemento más electronegativo toma el número de oxidación más negativo, y el flúor es más electronegativo que el oxígeno. Porejemplo,en el _F2O, el elemento más electronegativo es el flúor, por lo que adquiere el número de oxidación negativo -1. Tenemos dos flúor por cada oxígeno, por lo que el número de oxidación del oxígeno es +2.

Excepciones del número de oxidación: Cloro

Del mismo modo, el cloro toma números de oxígeno variables en compuestos con oxígeno o flúor. Una vez más, esto se debe a que el oxígeno y el flúor son más electronegativos que el cloro. Porejemplo, en el HClO, el O es el elemento más electronegativo y, por tanto, toma el número de oxidación más negativo. Aquí, tiene el número de oxidación de -2. El H no está en un hidruro metálico y, por tanto, tiene un número de oxidación de +1. Esto significa que el Cl también debe tener un número de oxidación de +1, ya que 1 + 1 + (-2) = 0.

Números de oxidación y denominación de compuestos

Aunque acabamos de aprender algunas reglas para asignar números de oxidación, no cubren todos los elementos. De hecho, muchos elementos pueden adoptar numerosos números de oxidación posibles, lo que puede causar confusión en muchos compuestos. Aquí tienes algunos consejos que te ayudarán.

Números de oxidación y denominación de compuestos: Números romanos

Si hay riesgo de ambigüedad, el número de oxidación específico de un elemento en un compuesto determinado se indica mediante números romanos. Sin embargo, esto sólo se aplica a los estados de oxidación positivos. Porejemplo, elsulfato de hierro (II) (_FeSO4) contiene iones de hierro con un número de oxidación de +2, mientras que el sulfato de hierro (III) (_Fe2(_SO4)₃) contiene iones de hierro con un número de oxidación de +3.

Números de oxidación y denominación de compuestos: Prefijos y sufijos

También podemos utilizar prefijos y sufijos para dar información sobre la fórmula de un compuesto, lo que nos ayuda a calcular el estado de oxidación de cada elemento:

• Los compuestos que contienen oxígeno terminan en -ato o -ito. Hay una diferencia entre ambos: el compuesto -ato siempre tiene un oxígeno más que el compuesto -ito . Si encontramos un compuesto con un oxígeno más que el compuesto -ato, añadimos el prefijo per-. Si encontramos un compuesto con un oxígeno menos que el compuesto -ite, añadimos el prefijo hypo-.
  • Por ejemplo, el ion perclorato (_HClO4-⁾ tiene 4 oxígenos, el ion clorato (_ClO3-) tiene tres, el ion clorito (_ClO2-⁾ tiene dos y el ion hipoclorito (ClO-) sólo tiene uno.

• Los ácidos inorgánicos que contienen oxígeno terminan en -ic.
  • Por ejemplo, el ácido sulfúrico (_H2SO4).

Ejemplos de cálculo del número de oxidación

La suma de todos los estados de oxidación de un compuesto neutro debe sumar cero, y la suma de todos los números de oxidación de un ion complejo debe sumar la carga del ion: lo sabemos por nuestras reglas para asignar números de oxidación. Pero, ¿cómo calculamos los números de oxidación de cada uno de los elementos del compuesto o ion? Para ello, podemos aplicar nuestro conocimiento de los números de oxidación fijos y calcular los números de oxidación desconocidos por deducción.

Puede ser útil seguir este proceso

1. Observa la carga del ion o compuesto, si la tiene. Esto te ayudará a saber cuál es tu objetivo.

2. Identifica los átomos con estados de oxidación fijos.

3. Deduce los estados de oxidación de los átomos restantes, asegurándote de que la suma de todos los estados de oxidación coincide con la carga del ion o compuesto.

Ahorate toca a ti: Intenta calcular los números de oxidación de algunos elementos utilizando las reglas que hemos explicado anteriormente. Si te quedas atascado, buscaremos juntos las soluciones.