En química, los términos oxidación y reducción se refieren a reacciones en las que un átomo (o grupo de átomos), sucesivamente, pierde o gana electrones. Un número de oxidación es un número asignado a un átomo (o grupo de átomos) que ayuda a los químicos a rastrear cuántos electrones están disponibles para la transferencia y si un reactivo dado se oxida o reduce en una reacción. El proceso de asignación de números de oxidación a los átomos puede variar desde muy fácil hasta bastante complejo, según la carga del átomo y la composición química de las moléculas que forman el átomo. Para complicar las cosas, algunos átomos tienen más de un número de oxidación. Afortunadamente, la determinación del número de oxidación se realiza con reglas que son claras y fáciles de seguir, aunque un conocimiento de química básica y álgebra facilitará mucho la explicación de estas reglas.
Paso
Método 1 de 2: Determinación del número de oxidación según las regulaciones químicas
Paso 1. Determine si las sustancias en cuestión son elementos
Los átomos de los elementos libres siempre tienen un número de oxidación de 0. Esto se aplica a los átomos cuya forma elemental consiste en un solo átomo, así como a los átomos cuya forma elemental es diatómica o poliatómica.
- Por ejemplo, tanto Al(s) así como Cl2 tienen un número de oxidación de 0 porque son formas de elementos que no están ligados a otros elementos.
- Tenga en cuenta que la forma elemental Azufre, S8, u octasulfur, aunque anormal, también tiene un número de oxidación de 0.
Paso 2. Determine si las sustancias en cuestión son iones
Los iones tienen el mismo número de oxidación que su carga. Esto es cierto para los iones que no están unidos a otros elementos, así como para los iones que forman parte de compuestos iónicos.
- Por ejemplo, el ion Cl.- tiene un número de oxidación de -1.
- El ion Cl todavía tiene un número de oxidación de -1 cuando el Cl es parte del compuesto de NaCl. Dado que el ion Na, por definición, tiene una carga de +1, sabemos que el ion Cl tiene una carga de -1, por lo que el número de oxidación sigue siendo -1.
Paso 3. Reconozca que los iones metálicos pueden tener múltiples estados de oxidación
Muchos elementos metálicos tienen más de una carga. Por ejemplo, el metal Hierro (Fe) puede ser un ion con una carga de +2 o +3. La carga de un ion metálico (y por lo tanto su número de oxidación) se puede determinar, ya sea en términos de las cargas de los otros átomos constituyentes en el compuesto, o, cuando se escribe en forma de texto en notación de números romanos (como en la oración, The El ion hierro (III) tiene una carga de + 3.).
Por ejemplo, examinemos un compuesto que contiene el ion metálico aluminio. Compuesto de AlCl.3 tiene una carga total de 0. Como sabemos que el ion Cl.- tiene una carga de -1 y hay 3 iones Cl.- en el compuesto, el ion Al debe tener una carga de +3 para que la carga total de todos los iones sea 0. Por tanto, el número de oxidación del Al es +3.
Paso 4. Asigne el número de oxidación de -2 al oxígeno (sin excepción)
En casi todos los casos, el átomo de oxígeno tiene un número de oxidación de -2. Hay algunas excepciones a esta regla:
- Cuando el oxígeno está en su forma elemental (O2), el número de oxidación es 0, porque esta es la regla para todos los átomos del elemento.
- Cuando el oxígeno es parte de un peróxido, su índice de oxidación es -1. Los peróxidos son una clase de compuestos que contienen enlaces simples oxígeno-oxígeno (o el anión peróxido O2-2). Por ejemplo, en la molécula de H.2O2 (peróxido de hidrógeno), el oxígeno tiene un número de oxidación (y carga) de -1. Además, cuando el oxígeno es parte del superóxido, su índice de oxidación es -0,5.
- Cuando el oxígeno se une al flúor, su índice de oxidación es +2. Consulte las regulaciones sobre flúor a continuación para obtener más información. En (O2F2), su número de oxidación es +1.
Paso 5. Asigne el número de oxidación de +1 al hidrógeno (sin excepción)
Como el oxígeno, el número de oxidación del hidrógeno es un caso especial. En general, el hidrógeno tiene un número de oxidación de +1 (excepto, como antes, en su forma elemental, H2). Sin embargo, en el caso de compuestos especiales llamados hidruros, el hidrógeno tiene un número de oxidación de -1.
Por ejemplo, en H2O, sabemos que el hidrógeno tiene un número de oxidación de +1 porque el oxígeno tiene una carga de -2 y necesitamos una carga de 2 + 1 para hacer que la carga del compuesto sea cero. Sin embargo, en el hidruro de sodio, NaH, el hidrógeno tiene un número de oxidación de -1 porque la carga del ion tiene una carga de +1, y para que la suma de las cargas del compuesto sea cero, la carga de hidrógeno (y por lo tanto su número de oxidación) debe ser -1.
Paso 6. El flúor siempre tiene un número de oxidación de -1
Como se señaló anteriormente, los números de oxidación de ciertos elementos pueden diferir debido a varios factores (iones metálicos, átomos de oxígeno en peróxidos, etc.). Sin embargo, el flúor tiene un número de oxidación de -1, que nunca cambia. Esto se debe a que el flúor es el elemento más electronegativo; en otras palabras, es el elemento que tiene menos probabilidades de ceder sus electrones y de absorber átomos de otros elementos. Por tanto, la carga no cambia.
Paso 7. Haga que el número de oxidación del compuesto sea igual a la carga del compuesto
El número de oxidación de todos los átomos de un compuesto debe ser igual a la carga del compuesto. Por ejemplo, si un compuesto no tiene carga, el número de oxidación de cada átomo debe sumar cero; si el compuesto es un ion poliatómico con una carga de -1, el número de oxidación debe sumar -1, etc.
Esta es una buena manera de verificar su trabajo: si los números de oxidación en su compuesto no se suman a la carga en su compuesto, sabrá que ha establecido uno o más de los números de oxidación incorrectos
Método 2 de 2: asignación de números a átomos sin una regla de números de oxidación
Paso 1. Encuentra los átomos sin la regla del número de oxidación
Algunos átomos no tienen reglas específicas sobre los números de oxidación. Si su átomo no aparece en las reglas anteriores y no está seguro de cuál es su carga (por ejemplo, si los átomos son parte de un compuesto más grande y, por lo tanto, no muestran sus respectivas cargas), puede encontrar la carga del átomo. número de oxidación mediante un proceso de eliminación. Primero determinará el estado de oxidación de todos los átomos en el compuesto, luego solo resolverá los átomos desconocidos basándose en la carga total del compuesto.
Por ejemplo, en el compuesto Na2ASI QUE4, se desconoce la carga de azufre (S); el átomo no está en forma elemental, por lo que su número de oxidación no es 0, pero eso es todo lo que sabemos. Este es un buen ejemplo de esta forma algebraica de determinar el número de oxidación.
Paso 2. Encuentra los números de oxidación conocidos de otros elementos en el compuesto
Usando las reglas para asignar números de oxidación, determine los números de oxidación de los otros átomos en el compuesto. Tenga cuidado con casos especiales como O, H, etc.
En Na2ASI QUE4, sabemos que, de acuerdo con nuestras reglas, el ion Na tiene una carga (y por lo tanto su número de oxidación) +1 y el átomo de oxígeno tiene un número de oxidación de -2.
Paso 3. Multiplica el número de átomos por su número de oxidación
Ahora que conocemos los números de oxidación de todos nuestros átomos excepto el desconocido, debemos considerar el hecho de que algunos de estos átomos pueden aparecer más de una vez. Multiplique cada número de coeficiente de cada átomo (escrito en letra pequeña a continuación después del símbolo químico del átomo en el compuesto) por su número de oxidación.
En Na2ASI QUE4, sabemos que hay 2 átomos de Na y 4 átomos de O. Multiplicaremos 2 × +1, el número de oxidación del Na, para obtener la respuesta 2, y multiplicaremos 4 × -2, el número de oxidación O, para obtener la respuesta -8.
Paso 4. Sume los resultados
Sumar el producto de su multiplicación le dará el número de oxidación del compuesto sin calcular el número de oxidación desconocido de su átomo.
En el ejemplo de Na.2ASI QUE4 nosotros, sumaremos 2 por -8 para obtener -6.
Paso 5. Calcule el número de oxidación desconocido basado en la carga del compuesto
Ahora, tienes todo lo que necesitas para encontrar números de oxidación desconocidos usando álgebra simple. Cree una ecuación: su respuesta en el paso anterior, más el número de oxidación desconocido es igual a la carga total del compuesto. En otras palabras: (Cantidad de número de oxidación conocido) + (número de oxidación desconocido, que se busca) = (carga de compuesto).
-
En el ejemplo de Na.2ASI QUE4 nosotros, lo resolveremos de la siguiente manera:
- (suma del número de oxidación conocido) + (número de oxidación desconocido, que se busca) = (carga del compuesto)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S tiene un número de oxidación
Paso 6. en Na2ASI QUE4.
Consejos
- Los átomos en la forma elemental siempre tienen un número de oxidación de 0. Un ion monoatómico tiene un número de oxidación igual a su carga. El metal 1A en su forma elemental, como hidrógeno, litio y sodio, tiene un número de oxidación de +1; Los metales 2A en forma elemental, como el magnesio y el calcio, tienen un número de oxidación de +2. Tanto el hidrógeno como el oxígeno tienen dos estados de oxidación diferentes que pueden depender del enlace.
- En un compuesto, la suma de todos los números de oxidación debe ser igual a 0. Si un ion tiene 2 átomos, por ejemplo, la suma de los números de oxidación debe ser igual a la carga del ion.
- Es muy útil saber leer la tabla periódica de elementos y la ubicación de metales y no metales.
