- Como obter o número de oxidação?
- Eletroneutralidade
- Valencias
- Regras gerais
- Operaçoes aritimeticas
- Exemplos
- Oxigênio
- Azoto
- Cloro
- Potássio
- Enxofre
- Carbono
- Combine
- Referências
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 do número de oxidação, presume-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 camada de óxido que cobre os ornamentos de ferro e as estátuas é composta em parte por ânions O2-, onde o oxigênio tem um número de oxidação -2. Fonte: Dracénois
A carga iônica de um íon monoatômico corresponde ao seu número de oxidação. Por exemplo, o ânion óxido, O 2-, um dos mais abundantes encontrados em inúmeros minerais, tem um número de oxidação de -2. Isso é interpretado da seguinte maneira: ele tem dois elétrons extras em comparação com o átomo de oxigênio no 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, pois quase todas as suas ligações são essencialmente covalentes.
Como obter o número de oxidação?
Eletroneutralidade
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 assumir 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.
Valencias
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 ocorre com os metais alcalino-terrosos, do grupo 2, com número de oxidação +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.
Regras gerais
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: O 2- e S 2-
- Elementos puros têm número de oxidação de 0: Fe 0, P 4 0, S 8 0
- O átomo de hidrogênio, dependendo de a quem está ligado, tem um número de oxidação de +1 (H +) ou -1 (H -)
-Halogênios, desde que não estejam ligados a oxigênio ou flúor, têm um número de oxidação de -1: F -, Cl -, Br - e I -
-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 - (O 2- H +) -
-Metais em condições normais têm números de oxidação positivos
Operaçoes aritimeticas
Suponha que temos o composto PbCO 3. Se identificarmos o ânion carbonato, CO 3 2-, o cálculo de todos os números de oxidação será simples. Começamos com o mesmo carbonato, sabendo que o número de oxidação do oxigênio é -2:
(C x O 3 2-) 2-
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:
(C 4+ O 3 2-) 2-
PbCO 3 agora se pareceria com:
Pb z C 4+ O 3 2-
Novamente, adicionamos os números de oxidação para que sejam iguais 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 2+. 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.
Exemplos
Alguns exemplos de números de oxidação para vários elementos em diferentes compostos serão mencionados abaixo.
Oxigênio
Todos os óxidos de metal têm oxigênio como O 2-: CaO, FeO, Cr 2 O 3, BeO, Al 2 O 3, PbO 2, etc. No entanto, no ânion peróxido, O 2 2-, cada átomo de oxigênio tem um número de oxidação -1. Da mesma forma, no ânion superóxido, O 2 -, 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, no difluoreto de oxigênio, OF 2, o oxigênio tem um número de oxidação positivo. Qual? Sabendo que o flúor é -1, temos:
O x F 2 -1
x + 2 (-1) = 0
x -2 = 0
x = +2
Assim, o oxigênio tem um número de oxidação de +2 (O 2+) em OF 2 (O 2+ F 2 -).
Azoto
Os principais números de oxidação do nitrogênio são -3 (N 3- H 3 +1), +3 (N 3+ F 3 -) e +5 (N 2 5+ O 5 2-).
Cloro
Um dos principais números de oxidação do cloro é -1. Mas tudo muda quando se combina com oxigênio, nitrogênio ou flúor, elementos mais eletronegativos. Quando isso acontece, ele adquire números de oxidação positivos, como: +1 (N 3- Cl 3 +, Cl + F -, Cl 2 + O 2-), +2, +3 (ClO 2 -), +4, 5 (ClO 2 +), 6 e 7 (Cl 2 7 + ó 7 2-).
Potássio
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 -).
Enxofre
O caso do enxofre é semelhante ao do cloro: tem um número de oxidação de -2, desde que não se combine com oxigênio, flúor, nitrogênio ou o mesmo cloro. Por exemplo, seus outros números de oxidação são: -1, +1 (S 2 +1 Cl 2 -), +2 (S 2+ Cl 2 -), +3 (S 2 O 4 2-), +4 (S 4+ O 2 2-), +5 e +6 (S 6+ O 3 2-).
Carbono
Os principais estados de oxidação do carbono são -4 (C 4- H 4 +) e +4 (C 4+ O 2 2-). É aqui que começamos a ver o fracasso desse conceito. Nem no metano, CH 4, nem no dióxido de carbono, CO 2, temos carbono como íons C 4- ou C 4+, 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.
Combine
E, finalmente, os principais números de oxidação do fósforo são -3 (Ca 3 2+ P 2 3-), +3 (H 3 + P 3+ O 3 2-) e +5 (P 2 5+ O 5 2-).
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
- Clark J. (2018). Estados de oxidação (números de oxidação). Recuperado de: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2020). Estado de oxidação. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Dra. Kristy M. Bailey. (sf). Atribuição de números de oxidação. Recuperado de: occc.edu