Com es pot trobar el número d'oxidació: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: Jason Gerald | [email protected]. Última modificació: 2024-01-15 08:11

En química, els termes oxidació i reducció fan referència a reaccions en què un àtom (o grup d’àtoms), successivament, perd o guanya electrons. Un nombre d’oxidació és un nombre assignat a un àtom (o grup d’àtoms) que ajuda els químics a rastrejar quants electrons hi ha disponibles per transferir i si un determinat reactiu s’oxida o es redueix en una reacció. El procés d’assignació de nombres d’oxidació als àtoms pot variar des de molt fàcil fins a força complex, basat en la càrrega de l’àtom i la composició química de les molècules que formen l’àtom. Per complicar les coses, alguns àtoms tenen més d’un nombre d’oxidació. Afortunadament, la determinació del nombre d’oxidació es fa amb regles clares i fàcils de seguir, tot i que el coneixement de la química bàsica i l’àlgebra facilitaran molt més l’explicació d’aquestes regles.

Pas

Mètode 1 de 2: Determinació del nombre d'oxidació basat en la normativa química

Pas 1. Determineu si les substàncies en qüestió són elements

Els àtoms d’elements lliures sempre tenen un nombre d’oxidació de 0. Això s’aplica als àtoms la forma elemental dels quals consisteix en un únic àtom, així com als àtoms la forma elemental dels quals és diatòmica o poliatòmica.

Per exemple, tant Al_(s) així com Cl₂ tenen un nombre d’oxidació de 0 perquè són formes d’elements que no estan units a altres elements.
Tingueu en compte que la forma elemental Sofre, S₈, o octasulfur, encara que anormal, també té un nombre d'oxidació de 0.

Pas 2. Determineu si les substàncies en qüestió són ions

Els ions tenen el mateix nombre d’oxidació que la seva càrrega. Això és cert per als ions que no estan units a altres elements, així com per als ions que formen part dels compostos iònics.

Per exemple, l’ió Cl^- té un nombre d’oxidació de -1.
L’ió Cl encara té un nombre d’oxidació de -1 quan Cl forma part del compost de NaCl. Com que l’ió Na, per definició, té una càrrega de +1, sabem que l’ió Cl té una càrrega de -1, de manera que el nombre d’oxidació continua sent -1.

Pas 3. Reconeixeu que els ions metàl·lics poden tenir múltiples estats d’oxidació

Molts elements metàl·lics tenen més d’una càrrega. Per exemple, el ferro metàl·lic (Fe) pot ser un ió amb una càrrega de +2 o +3. La càrrega d’un ió metàl·lic (i, per tant, el seu nombre d’oxidació) es pot determinar, ja sigui en termes de les càrregues dels altres àtoms constituents del compost o, quan s’escriu en forma de text en notació amb nombre romà (com en la frase, l’ió ferro (III) té una càrrega de + 3.).

Per exemple, examinem un compost que conté l’ió metàl·lic alumini. Compost d’AlCl₃ té una càrrega global de 0. Atès que sabem que l’ió Cl^- té una càrrega de -1 i hi ha 3 ions Cl^- al compost, l’ió Al ha de tenir una càrrega de +3 de manera que la càrrega total de tots els ions sigui 0. Per tant, el nombre d’oxidació d’Al és de +3.

Pas 4. Assigneu el nombre d’oxidació de -2 a l’oxigen (sense excepció)

En gairebé tots els casos, l'àtom d'oxigen té un nombre d'oxidació de -2. Hi ha algunes excepcions a aquesta regla:

Quan l’oxigen es troba en la seva forma elemental (O₂), el nombre d’oxidació és 0, perquè aquesta és la regla per a tots els àtoms de l’element.
Quan l’oxigen forma part d’un peròxid, el seu nombre d’oxidació és -1. Els peròxids són una classe de compostos que contenen enllaços simples oxigen-oxigen (o l'anió peròxid d'oxigen O)₂^-2). Per exemple, a la molècula H.₂O₂ (peròxid d’hidrogen), l’oxigen té un nombre d’oxidació (i càrrega) de -1. A més, quan l’oxigen forma part del superòxid, el seu nombre d’oxidació és -0,5.
Quan l’oxigen està unit al fluor, el seu nombre d’oxidació és +2. Per obtenir més informació, consulteu la normativa sobre fluor. A (O₂F₂), el seu nombre d’oxidació és +1.

Pas 5. Assigneu el nombre d’oxidació de +1 a l’hidrogen (sense excepció)

Igual que l’oxigen, el nombre d’oxidació de l’hidrogen és un cas especial. En general, l’hidrogen té un nombre d’oxidació de +1 (excepte, com anteriorment, en la seva forma elemental, H₂). No obstant això, en el cas de compostos especials anomenats hidrurs, l’hidrogen té un nombre d’oxidació de -1.

Per exemple, a H₂O, sabem que l’hidrogen té un nombre d’oxidació de +1 perquè l’oxigen té una càrrega de -2 i necessitem una càrrega de 2 + 1 per fer que la càrrega del compost sigui zero. Tanmateix, en l’hidrur de sodi, el NaH, l’hidrogen té un nombre d’oxidació de -1 perquè la càrrega sobre l’ió té una càrrega de +1 i, perquè la suma de les càrregues del compost sigui nul·la, la càrrega d’hidrogen (i, per tant, la seva nombre d’oxidació) ha de ser -1.

Pas 6. El fluor sempre té un nombre d’oxidació de -1

Com s’ha indicat anteriorment, les xifres d’oxidació de certs elements poden variar a causa de diversos factors (ions metàl·lics, àtoms d’oxigen en peròxids, etc.) No obstant això, el fluor té un nombre d’oxidació de -1, que mai canvia. Això es deu al fet que el fluor és l’element més electronegatiu, és a dir, és l’element que és menys probable que renunciï als seus electrons i que més probablement prengui àtoms d’altres elements. Per tant, el càrrec no canvia.

Pas 7. Feu que el nombre d’oxidació del compost sigui igual a la càrrega del compost

Els nombres d’oxidació de tots els àtoms d’un compost han de ser iguals a la càrrega del compost. Per exemple, si un compost no té càrrega, el nombre d’oxidació de cada àtom ha de sumar-se a zero; si el compost és un ió poliatòmic amb una càrrega de -1, el nombre d’oxidació ha de sumar -1, etc.

Aquesta és una bona manera de comprovar el vostre treball: si els números d’oxidació del compost no se sumen a la càrrega del compost, sabeu que heu establert un o més dels números d’oxidació equivocats

Mètode 2 de 2: Assignació de números a àtoms sense regla de número d'oxidació

Pas 1. Cerqueu els àtoms sense la regla del nombre d’oxidació

Alguns àtoms no tenen regles específiques sobre els nombres d’oxidació. Si el vostre àtom no apareix a les regles anteriors i no esteu segur de quina és la seva càrrega (per exemple, si els àtoms formen part d’un compost més gran i, per tant, no mostren les seves respectives càrregues), podeu trobar nombre d’oxidació per un procés d’eliminació. Primer determinaràs l'estat d'oxidació de tots els àtoms del compost, després només resoldràs els àtoms desconeguts en funció de la càrrega total del compost.

Per exemple, en el compost Na₂TAN₄, es desconeix la càrrega de sofre (S): l'àtom no té forma elemental, de manera que el seu nombre d'oxidació no és 0, però això és tot el que sabem. Aquest és un bon exemple d’aquesta forma algebraica de determinar el nombre d’oxidació.

Pas 2. Trobeu els nombres d’oxidació coneguts d’altres elements del compost

Utilitzant les regles per assignar nombres d’oxidació, determineu els nombres d’oxidació dels altres àtoms del compost. Vigileu els casos especials com O, H, etc.

A Na₂TAN₄, sabem que, segons les nostres regles, l’ió Na té una càrrega (i, per tant, el seu nombre d’oxidació) +1 i l’àtom d’oxigen té un nombre d’oxidació de -2.

Pas 3. Multiplicar el nombre d’àtoms pel seu nombre d’oxidació

Ara que coneixem els nombres d’oxidació de tots els nostres àtoms, excepte el desconegut, hem de tenir en compte el fet que alguns d’aquests àtoms poden aparèixer més d’una vegada. Multipliqueu cada número de coeficient de cada àtom (escrit en petit després del símbol químic de l'àtom del compost) pel seu nombre d'oxidació.

A Na₂TAN₄, sabem que hi ha 2 àtoms de Na i 4 àtoms d’O. Multiplicarem 2 × +1, el nombre d’oxidació de Na, per obtenir la resposta 2, i multiplicarem 4 × -2, el número d’oxidació O, per obtenir la resposta -8.

Pas 4. Sumeu els resultats

Si afegiu el producte de la vostra multiplicació, obtindreu el nombre d’oxidació del compost sense calcular el nombre d’oxidació desconegut del vostre àtom.

A l'exemple de Na₂TAN₄ nosaltres, afegirem 2 per -8 per obtenir -6.

Pas 5. Calculeu el nombre d'oxidació desconegut en funció de la càrrega del compost

Ara, teniu tot el necessari per trobar nombres d’oxidació desconeguts mitjançant àlgebra simple. Creeu una equació: la vostra resposta al pas anterior, més el nombre d’oxidació desconegut, és igual a la càrrega global del compost. Dit d’una altra manera: (Quantitat de nombre d’oxidació conegut) + (nombre d’oxidació desconegut, que es busca) = (càrrega de compost).

A l'exemple de Na₂TAN₄ nosaltres, ho resoldrem de la següent manera:
- (suma del nombre d'oxidació conegut) + (nombre d'oxidació desconegut, que es busca) = (càrrega del compost)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
- S = 6. S té un nombre d’oxidació
  
  Pas 6. a Na₂TAN₄.

Consells

Els àtoms en forma elemental sempre tenen un nombre d’oxidació de 0. Un ió monatòmic té un nombre d’oxidació igual a la seva càrrega. El metall 1A en la seva forma elemental, com l’hidrogen, el liti i el sodi, té un nombre d’oxidació de +1; Els metalls 2A en forma elemental, com el magnesi i el calci, tenen un nombre d’oxidació de +2. Tant l’hidrogen com l’oxigen tenen dos estats d’oxidació diferents que poden dependre de l’enllaç.
En un compost, la suma de tots els nombres d’oxidació ha de ser igual a 0. Si un ió té 2 àtoms, per exemple, la suma dels nombres d’oxidació ha de ser igual a la càrrega de l’ió.
És molt útil saber llegir la taula periòdica d’elements i la ubicació de metalls i no metalls.