Concetto di numero di ossidazione, come ottenerlo ed esempi

Il numero di ossidazione, Chiamato anche stato di ossidazione, è quello che descrive il guadagno o la perdita di elettroni in un atomo, assumendo che il composto di cui fa parte abbia un carattere puramente ionico. Pertanto, quando si parla di numero di ossidazione, si presume che tutti gli atomi si trovino come ioni che interagiscono elettrostaticamente.

Sebbene l'immagine reale sia più complicata che avere ioni ovunque, il numero di ossidazione è davvero utile per interpretare le reazioni di riduzione dell'ossido (redox). La modifica di questi numeri rivela quali specie sono state ossidate o hanno perso elettroni o se gli elettroni sono stati ridotti o guadagnati..

La carica ionica di uno ione monoatomico corrisponde al suo numero di ossidazione. Ad esempio, l'anione ossido, O^Due-, uno dei più abbondanti perché si trova in innumerevoli minerali, ha un numero di ossidazione pari a -2. Questo è interpretato come segue: ha due elettroni in più rispetto all'atomo di ossigeno allo stato fondamentale O.

I numeri di ossidazione sono facilmente calcolabili da una formula molecolare e sono spesso più utili e rilevanti quando si tratta di composti inorganici ricchi di ioni. Nel frattempo, in chimica organica non ha la stessa importanza, poiché quasi tutti i suoi legami sono essenzialmente covalenti..

Indice articolo

• 1 Come ottenere il numero di ossidazione?
  • 1.1 Elettroneutralità
  • 1.2 Valencia
  • 1.3 Regole generali
  • 1.4 Operazioni aritmetiche
• 2 esempi
  • 2.1 Ossigeno
  • 2.2 Azoto
  • 2.3 Cloro
  • 2.4 Potassio
  • 2.5 Zolfo
  • 2.6 Carbonio
  • 2.7 Fosforo
• 3 Riferimenti

Come ottenere il numero di ossidazione?

Elettroneutralità

La somma delle cariche ioniche in un composto deve essere uguale a zero affinché sia ​​neutro. Solo gli ioni possono avere cariche positive o negative.

Pertanto, si presume che anche la somma dei numeri di ossidazione debba essere uguale a zero. Tenendo presente questo ed eseguendo alcuni calcoli aritmetici, possiamo estrarre o determinare il numero di ossidazione di un atomo in qualsiasi composto.

Valencias

Le valenze non sono affidabili nel determinare il numero di ossidazione di un atomo, sebbene ci siano diverse eccezioni. Ad esempio, tutti gli elementi del gruppo 1, i metalli alcalini, hanno una valenza di 1, e quindi un numero di ossidazione invariabile di +1. Lo stesso accade con i metalli alcalino terrosi, quelli del gruppo 2, con numero di ossidazione +2.

Nota che i numeri di ossidazione positivi sono sempre preceduti dal simbolo "+": +1, +2, +3, ecc. E allo stesso modo i negativi: -1, -2, -3, ecc..

Regole generali

Ci sono alcune regole generali che devono essere prese in considerazione quando si determina il numero di ossidazione:

-Il numero di ossidazione per ossigeno e zolfo è -2: O^Due- e S^Due-

-Gli elementi puri hanno un numero di ossidazione pari a 0: Fe⁰, P₄⁰, S₈⁰

-L'atomo di idrogeno, a seconda di chi è legato, ha un numero di ossidazione di +1 (H.⁺) o -1 (H.^-)

-Gli alogeni, purché non siano legati all'ossigeno o al fluoro, hanno un numero di ossidazione di -1: F^-, Cl^-, Br^- e io^-

-Per uno ione poliatomico, come OH^-, la somma dei numeri di ossidazione non dovrebbe essere uguale a zero ma alla carica dello ione, che sarebbe -1 per OH^- (O^Due-H⁺)^-

-I metalli in condizioni normali hanno numeri di ossidazione positivi

Operazioni aritmetiche

Supponiamo di avere il composto PbCO₃. Se identifichiamo l'anione carbonato, CO₃^Due-, il calcolo di tutti i numeri di ossidazione sarà semplice. Iniziamo con lo stesso carbonato, sapendo che il numero di ossidazione dell'ossigeno è -2:

(C^XO₃^Due-)^Due-

La somma dei numeri di ossidazione deve essere uguale a -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Pertanto, il numero di ossidazione del carbonio è +4:

(C⁴⁺O₃^Due-)^Due-

Il PbCO₃ ora sarebbe simile a:

Pb^zC⁴⁺O₃^Due-

Ancora una volta, aggiungiamo i numeri di ossidazione a zero:

z + 4-6 = 0

z = +2

Pertanto, il piombo ha un numero di ossidazione di +2, quindi si presume che esista come catione Pb.^Due+. In realtà, non era nemmeno necessario fare questo calcolo, perché sapendo che il carbonato ha una carica di -2, piombo, il suo controione deve necessariamente avere una carica di +2 perché ci sia elettroneutralità.

Esempi

Ecco alcuni esempi di numeri di ossidazione per vari elementi in diversi composti..

Ossigeno

Tutti gli ossidi di metallo hanno ossigeno come O^Due-: CaO, FeO, Cr_DueO₃, BeO, Al_DueO₃, PbO_Due, eccetera. Tuttavia, nell'anione perossido, O_Due^Due-, Ogni atomo di ossigeno ha un numero di ossidazione di -1. Allo stesso modo, nell'anione superossido, O_Due^-, ogni atomo di ossigeno ha un numero di ossidazione di -1/2.

D'altra parte, quando l'ossigeno si lega al fluoro acquisisce numeri di ossidazione positivi. Ad esempio, in difluoruro di ossigeno, OF_Due, l'ossigeno ha un numero di ossidazione positivo. Quale? Sapendo che il fluoro è -1, abbiamo:

O^XF_Due^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Pertanto, l'ossigeno ha un numero di ossidazione di +2 (O^Due+) nella OF_Due (O^Due+F_Due^-).

Azoto

I principali numeri di ossidazione dell'azoto sono -3 (N^3-H₃⁺¹), +3 (N³⁺F₃^-) e +5 (N_Due⁵⁺O₅^Due-).

Cloro

Uno dei principali numeri di ossidazione del cloro è -1. Ma tutto cambia quando viene combinato con ossigeno, azoto o fluoro, elementi più elettronegativi. Quando ciò accade, acquisisce numeri di ossidazione positivi, come: +1 (N^3-Cl₃⁺, Cl⁺F^-, Cl_Due⁺O^Due-), +2, +3 (ClO_Due^-), +4, +5 (ClO_Due⁺), +6 e +7 (cl_Due⁷⁺O₇^Due-).

Potassio

Il potassio in tutti i suoi composti ha un numero di ossidazione di +1 (K⁺); a meno che non sia una condizione molto speciale, dove può acquisire un numero di ossidazione di -1 (K^-).

Zolfo

Il caso dello zolfo è simile a quello del cloro: ha un numero di ossidazione di -2, purché non si combini con ossigeno, fluoro, azoto o lo stesso cloro. Ad esempio, gli altri tuoi numeri di ossidazione sono: -1, +1 (S_Due⁺¹Cl_Due^-), +2 (S.^Due+Cl_Due^-), +3 (S._DueO₄^Due-), +4 (S.⁴⁺O_Due^Due-), +5 e +6 (S⁶⁺O₃^Due-).

Carbonio

I principali stati di ossidazione del carbonio sono -4 (C.^4-H₄⁺) e +4 (C⁴⁺O_Due^Due-). È qui che iniziamo a vedere il fallimento di questo concetto. Non in metano, CH₄, e nemmeno nell'anidride carbonica, CO_Due, abbiamo carbonio come ioni C.^4- o C⁴⁺, rispettivamente, ma formando legami covalenti.

Altri numeri di ossidazione per il carbonio, come -3, -2, -1 e 0, si trovano nelle formule molecolari di alcuni composti organici. Tuttavia, ancora una volta, non è molto valido assumere cariche ioniche sull'atomo di carbonio.

Incontro

Infine, i principali numeri di ossidazione del fosforo sono -3 (Ca₃^Due+P_Due^3-), +3 (H.₃⁺P³⁺O₃^Due-) e +5 (P_Due⁵⁺O₅^Due-).

Riferimenti

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
3. Clark J. (2018). Stati di ossidazione (numeri di ossidazione). Estratto da: chemguide.co.uk
4. Wikipedia. (2020). Stato di ossidazione. Estratto da: en.wikipedia.org
5. Dott.ssa Kristy M. Bailey. (s.f.). Assegnazione di numeri di ossidazione. Recupero da: occc.edu