- Come ottenere il numero di ossidazione?
- Elettroneutralità
- Valencia
- Regole generali
- Operazioni aritmetiche
- Esempi
- Ossigeno
- Azoto
- Cloro
- Potassio
- Zolfo
- Carbonio
- Incontro
- Riferimenti
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.
Lo strato di ossido che ricopre gli ornamenti e le statue in ferro è costituito in parte da anioni O2, dove l'ossigeno ha un numero di ossidazione di -2. Fonte: Dracénois
La carica ionica di uno ione monoatomico corrisponde al suo numero di ossidazione. Ad esempio, l'anione ossido, O 2- , uno dei più abbondanti in quanto si trova in innumerevoli minerali, ha un numero di ossidazione di -2. Questo è interpretato come segue: ha due elettroni in più rispetto all'atomo di ossigeno nello stato fondamentale O.
I numeri di ossidazione sono facilmente calcolabili da una formula molecolare e sono spesso più utili e pertinenti 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.
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 ciò ed eseguendo alcuni calcoli aritmetici, possiamo estrarre o determinare il numero di ossidazione di un atomo in qualsiasi composto.
Valencia
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 2- e S 2-
-Gli elementi puri hanno numero di ossidazione 0: Fe 0 , P 4 0 , S 8 0
-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 legati all'ossigeno o al fluoro, hanno un numero di ossidazione di -1: F - , Cl - , Br - e I -
-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 2- H + ) -
-Metalli in condizioni normali hanno numeri di ossidazione positivi
Operazioni aritmetiche
Supponiamo di avere il composto PbCO 3 . Se identifichiamo l'anione carbonato, CO 3 2- , 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 x O 3 2- ) 2-
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:
(C 4+ O 3 2- ) 2-
PbCO 3 ora sarebbe simile a:
Pb z C 4+ O 3 2-
Ancora una volta, aggiungiamo i numeri di ossidazione in modo che siano uguali 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 2+ . 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 l'elettroneutralità.
Esempi
Di seguito verranno menzionati alcuni esempi di numeri di ossidazione per vari elementi in diversi composti.
Ossigeno
Tutti gli ossidi di metallo hanno ossigeno come O 2- : CaO, FeO, Cr 2 O 3 , BeO, Al 2 O 3 , PbO 2 , ecc. Tuttavia, nell'anione perossido, O 2 2- , ogni atomo di ossigeno ha un numero di ossidazione di -1. Allo stesso modo, nell'anione superossido, O 2 - , 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, nel difluoruro di ossigeno, OF 2 , l'ossigeno ha un numero di ossidazione positivo. Quale? Sapendo che il fluoro è -1, abbiamo:
O x F 2 -1
x + 2 (-1) = 0
x -2 = 0
x = +2
Pertanto, l'ossigeno ha un numero di ossidazione di +2 (O 2+ ) in OF 2 (O 2+ F 2 - ).
Azoto
I principali numeri di ossidazione dell'azoto sono -3 (N 3- H 3 +1 ), +3 (N 3+ F 3 - ) e +5 (N 2 5+ O 5 2- ).
Cloro
Uno dei principali numeri di ossidazione del cloro è -1. Ma tutto cambia quando si combina con ossigeno, azoto o fluoro, elementi più elettronegativi. Quando ciò accade, acquisisce numeri di ossidazione positivi, come: +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+ O 7 2- ).
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 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- ).
Carbonio
I principali stati di ossidazione del carbonio sono -4 (C 4- H 4 + ) e +4 (C 4+ O 2 2- ). È qui che iniziamo a vedere il fallimento di questo concetto. Né nel metano, CH 4 , né nell'anidride carbonica, CO 2 , abbiamo carbonio come ioni C 4- o C 4+ , rispettivamente, ma piuttosto che formano 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 (Ca 3 2+ P 2 3- ), +3 (H 3 + P 3+ O 3 2- ) e +5 (P 2 5+ O 5 2- ).
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Clark J. (2018). Stati di ossidazione (numeri di ossidazione). Estratto da: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2020). Stato di ossidazione. Estratto da: en.wikipedia.org
- Dott.ssa Kristy M. Bailey. (Sf). Assegnazione di numeri di ossidazione. Recupero da: occc.edu