O número de oxidação, Também chamado de estado de oxidação, é aquele que descreve o ganho ou perda de elétrons em um átomo, supondo que o composto do qual faz parte tenha um caráter puramente iônico. Portanto, ao falar sobre o número de oxidação, assume-se que todos os átomos são encontrados como íons interagindo eletrostaticamente.
Embora a imagem real seja mais complicada do que ter íons em todos os lugares, o número de oxidação é realmente útil para interpretar as reações de redução de óxido (redox). Mudar esses números revela quais espécies foram oxidadas ou perderam elétrons, ou se os elétrons foram reduzidos ou ganhos..
A carga iônica de um íon monoatômico corresponde ao seu número de oxidação. Por exemplo, o ânion óxido, Odois-, um dos mais abundantes por ser encontrado em inúmeros minerais, possui um número de oxidação -2. Isso é interpretado da seguinte forma: ele tem dois elétrons extras em comparação com o átomo de oxigênio do estado fundamental O.
Os números de oxidação são facilmente calculados a partir de uma fórmula molecular e geralmente são mais úteis e relevantes quando se trata de compostos inorgânicos carregados de íons. Enquanto isso, na química orgânica não tem a mesma importância, já que quase todas as suas ligações são essencialmente covalentes..
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A soma das cargas iônicas em um composto deve ser igual a zero para que seja neutro. Apenas íons podem ter cargas positivas ou negativas.
Portanto, deve-se supor que a soma dos números de oxidação também deve ser igual a zero. Tendo isso em mente, e realizando alguns cálculos aritméticos, podemos extrair ou determinar o número de oxidação de um átomo em qualquer composto.
As valências não são confiáveis para determinar o número de oxidação de um átomo, embora haja várias exceções. Por exemplo, todos os elementos do grupo 1, os metais alcalinos, têm valência 1 e, portanto, um número de oxidação invariável +1. O mesmo acontece com os metais alcalino-terrosos, os do grupo 2, com um número de oxidação de +2.
Observe que os números de oxidação positivos são sempre precedidos pelo símbolo '+': +1, +2, +3, etc. E da mesma forma os negativos: -1, -2, -3, etc..
Existem algumas regras gerais que devem ser levadas em consideração ao determinar o número de oxidação:
-O número de oxidação para oxigênio e enxofre é -2: Odois- e Sdois-
-Elementos puros têm número de oxidação de 0: Fe0, P40, S80
-O átomo de hidrogênio, dependendo de quem está ligado, tem um número de oxidação de +1 (H+) ou -1 (H-)
-Halogênios, desde que não estejam ligados ao oxigênio ou flúor, têm um número de oxidação de -1: F-, Cl-, Br- e eu-
-Para um íon poliatômico, como OH-, a soma dos números de oxidação não deve ser igual a zero, mas à carga do íon, que seria -1 para OH- (OUdois-H+)-
-Metais em condições normais têm números de oxidação positivos
Suponha que temos o PbCO composto3. Se identificarmos o ânion carbonato, CO3dois-, calcular todos os números de oxidação será simples. Começamos com o mesmo carbonato, sabendo que o número de oxidação do oxigênio é -2:
(CxOU3dois-)dois-
A soma dos números de oxidação deve ser igual a -2:
x + 3 (-2) = -2
x -6 = -2
x = +4
Portanto, o número de oxidação do carbono é +4:
(C4+OU3dois-)dois-
O PbCO3 agora seria semelhante a:
PbzC4+OU3dois-
Novamente, adicionamos os números de oxidação para igual a zero:
z + 4 - 6 = 0
z = +2
Portanto, o chumbo tem um número de oxidação de +2, portanto, presume-se que exista como um cátion Pb.dois+. Na verdade, nem foi necessário fazer esse cálculo, pois sabendo que o carbonato tem carga -2, chumbo, seu contra-íon deve necessariamente ter carga +2 para que haja eletroneutralidade.
Aqui estão alguns exemplos de números de oxidação para vários elementos em diferentes compostos..
Todos os óxidos de metal têm oxigênio como Odois-: CaO, FeO, CrdoisOU3, BeO, AldoisOU3, PbOdois, etc. No entanto, no ânion peróxido, Odoisdois-, Cada átomo de oxigênio tem um número de oxidação -1. Da mesma forma, no ânion superóxido, Odois-, cada átomo de oxigênio tem um número de oxidação de -1/2.
Por outro lado, quando o oxigênio se liga ao flúor, ele adquire números de oxidação positivos. Por exemplo, em difluoreto de oxigênio, OFdois, o oxigênio tem um número de oxidação positivo. Que? Sabendo que o flúor é -1, temos:
OUxFdois-1
x + 2 (-1) = 0
x -2 = 0
x = +2
Assim, o oxigênio tem um número de oxidação de +2 (Odois+) no OFdois (OUdois+Fdois-).
Os principais números de oxidação do nitrogênio são -3 (N3-H3+1), +3 (N3+F3-) e +5 (Ndois5+OU5dois-).
Um dos principais números de oxidação do cloro é -1. Mas tudo muda quando é combinado com oxigênio, nitrogênio ou flúor, elementos mais eletronegativos. Quando isso acontece, ele adquire números de oxidação positivos, como: +1 (N3-Cl3+, Cl+F-, Cldois+OUdois-), +2, +3 (ClOdois-), +4, +5 (ClOdois+), +6 e +7 (Cldois7+OU7dois-).
O potássio em todos os seus compostos tem um número de oxidação de +1 (K+); a menos que seja uma condição muito especial, onde pode adquirir um número de oxidação de -1 (K-).
O caso do enxofre é semelhante ao do cloro: tem um número de oxidação -2, desde que não se combine com oxigênio, flúor, nitrogênio ou o mesmo cloro. Por exemplo, seus outros números de oxidação são: -1, +1 (Sdois+1Cldois-), +2 (Sdois+Cldois-), +3 (SdoisOU4dois-), +4 (S4+OUdoisdois-), +5 e +6 (S6+OU3dois-).
Os principais estados de oxidação do carbono são -4 (C4-H4+) e +4 (C4+OUdoisdois-) É aqui que começamos a ver o fracasso desse conceito. Não em metano, CH4, e nem em dióxido de carbono, COdois, temos carbono como íons C4- ou C4+, respectivamente, mas formando ligações covalentes.
Outros números de oxidação do carbono, como -3, -2, -1 e 0, são encontrados nas fórmulas moleculares de alguns compostos orgânicos. No entanto, e novamente, não é muito válido assumir cargas iônicas no átomo de carbono.
E, finalmente, os principais números de oxidação do fósforo são -3 (Ca3dois+Pdois3-), +3 (H3+P3+OU3dois-), e +5 (Pdois5+OU5dois-).
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