Número de oxidação: conceito, como retirá-lo e exemplos - Ciência - 2023

Contente

o número de oxidação, também chamado de estado de oxidação, é aquele que descreve o ganho ou perda de elétrons em um átomo, assumindo que o composto do qual faz parte tem 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 por todo lado, o número de oxidação é realmente útil na interpretação das 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, O^2-, um dos mais abundantes por ser encontrado em inúmeros minerais, tem um número de oxidação -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, já que 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. Somente íons podem ter cargas positivas ou negativas.

Portanto, é assumido 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-

-Os elementos puros têm número de oxidação de 0: Fe⁰, P₄⁰, S₈⁰

- 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 com 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^–(OU^2-H⁺)^–

-Metais em condições normais têm números de oxidação positivos

Operaçoes aritimeticas

Suponha que temos o PbCO composto₃. Se identificarmos o ânion carbonato, CO₃^2-, o cálculo de todos os números de oxidação será direto. Começamos com o mesmo carbonato, sabendo que o número de oxidação do oxigênio é -2:

(C^xOU₃^2-)^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:

(C⁴⁺OU₃^2-)^2-

O PbCO₃ agora seria semelhante a:

Pb^zC⁴⁺OU₃^2-

Mais uma vez, 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, então 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, Cr₂OU₃, BeO, Al₂OU₃, PbO₂etc. No entanto, no ânion peróxido, O₂^2-, cada átomo de oxigênio tem um número de oxidação -1. Da mesma forma, no ânion superóxido, O₂^–, 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, OF₂, o oxigênio tem um número de oxidação positivo. Qual? Sabendo que o flúor é -1, temos:

OU^xF₂^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Assim, o oxigênio tem um número de oxidação de +2 (O²⁺) no OF₂ (OU²⁺F₂^–).

Azoto

Os principais números de oxidação do nitrogênio são -3 (N^3-H₃⁺¹), +3 (N³⁺F₃^–) e +5 (N₂⁵⁺OU₅^2-).

Cloro

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 (N^3-Cl₃⁺, Cl⁺F^–, Cl₂⁺OU^2-), +2, +3 (ClO₂^–), +4, +5 (ClO₂⁺), +6 e +7 (Cl₂⁷⁺OU₇^2-).

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 -2, desde que não se combine com oxigênio, flúor, nitrogênio ou o mesmo cloro. Por exemplo, seus outros números de oxidação são: -1, +1 (S₂⁺¹Cl₂^–), +2 (S²⁺Cl₂^–), +3 (S₂OU₄^2-), +4 (S⁴⁺OU₂^2-), +5 e +6 (S⁶⁺OU₃^2-).

Carbono

Os principais estados de oxidação do carbono são -4 (C^4-H₄⁺) e +4 (C⁴⁺OU₂^2-) É aqui que começamos a ver o fracasso desse conceito. Nem em metano, CH₄, e nem em dióxido de carbono, CO₂, temos carbono como íons C^4- 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.

Combine

E, finalmente, os principais números de oxidação do fósforo são -3 (Ca₃²⁺P₂^3-), +3 (H₃⁺P³⁺OU₃^2-), e +5 (P₂⁵⁺OU₅^2-).

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. (s.f.). Atribuição de números de oxidação. Recuperado de: occc.edu