Química - Estado de oxidación

Estado de oxidación: Es indicador del grado de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto químico. Formalmente, es la carga eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces a elementos distintos fueran 100% iónicos. El EO es representado por números, los cuales pueden ser positivos, negativos o cero (cuando están en estado libre o no enlazados).

          Un átomo tiende a obedecer la regla del octeto para así tener una configuración electrónica estable (igual a la de los gases nobles que son muy estables eléctricamente y que por ello tienden a no interactuar. A esto deben su nombre: gases nobles o inertes). Dicha regla sostiene que un átomo tiende a tener ocho electrones en su nivel de energía más externo. En el caso del Hidrógeno este tiende a tener 2 electrones, lo cual proporciona la misma configuración electrónica que la del Helio.

          Cuando un átomo A necesita, por ejemplo, 3 electrones para obedecer la regla del octeto, entonces dicho átomo tiene un número de oxidación de -3. Por otro lado, cuando un átomo B tiene los 3 electrones que deben ser cedidos para que el átomo A cumpla la ley del octeto, entonces este átomo tiene un número de oxidación de 3+. En este ejemplo podemos deducir que los átomos A y B pueden unirse para formar un compuesto, y que esto depende de las interacciones entre ellos. La regla del octeto y del dueto (caso del Hidrógeno) pueden ser satisfechas compartiendo electrones (formando moléculas) o cediendo y adquiriendo electrones (formando compuestos de iones).


Sabemos entonces que cuando hablamos de electronegatividad y de estado de oxidación, hablamos de átomos que están interactuando con otros átomos. DEBE HABER UNIÓN QUÍMICA PARA QUE ESTAS PROPIEDADES SE PONGAN DE MANIFIESTO.


Oxido de aluminio como ejemplo. Estado de oxidación y estequimetría.

Al⁰ + O⁰₂ → Al³⁺ + 2O²⁻

El oxígeno está presente en forma diatómica (gas).

El aluminio (Al) se combina con el oxígeno (O), produciendo óxido de aluminio. El número de oxidación de ambos elementos sin combinar es 0 (cero), ya que están equilibrados eléctricamente. El número de oxidación del aluminio combinado es 3+, ya que cede tres electrones. El número de oxidación del oxígeno combinado es 2−, ya que acepta hasta 2 electrones.

Los electrones cedidos y aceptados por los distintos elementos crean un problema con las cargas eléctricas. Por ejemplo, el aluminio cede tres electrones y el oxígeno sólo acepta dos, por lo que sobra uno. De esto se concluye que en la reacción no interviene un solo átomo de oxígeno, por lo que se procede a balancear la ecuación, para que coincidan todos los electrones transferidos con las capacidades de cada elemento aceptor.

La ecuación balanceada queda así:

 4Al⁰ + 3O⁰₂ → 4Al³⁺ + 6O²⁻

Con lo que se logra el balance perfecto para que se acomoden todos los electrones excedentes.

• Todos los elementos metálicos (los cuales ceden electrones) cuando forman compuestos tienen generalmente estados de oxidación positivos.

• Los elementos no metálicos y semimetálicos pueden tener estados de oxidación positivos y negativos, dependiendo del compuesto que estén constituyendo.

• Para cualquier elemento el máximo estados de oxidación es el correspondiente al número de grupo.

• El mínimo estado de oxidación posible de un elemento es - 4, y lo tienen algunos de los elementos del grupo 4A.

• Los no metales tienen un estado de oxidación negativo único, que es igual al número de grupo menos 8.

• Los elementos de los grupos 1A y 2A poseen los estados de oxidación +1 y +2 respectivamente.

• El hidrógeno funciona con estado de oxidación +1 generalmente, a excepción cuando forma hidruros metálicos en donde su estado de oxidación es - 1.

• El número de oxidación del O es - 2, excepto cuando forma peróxidos, donde es - 1, y cuando forma superóxidos, donde es - 1/2.

• La suma de los estados de oxidación de los elementos de un compuesto es igual a su carga neta.

Reglas para asignar un número de estado de oxidación

          1. El número de oxidación de todos los elementos en estado libre (no combinados con otros) es de cero (p. ej., Na, Cu, Mg, H₂, O₂, Cl₂, N₂).
          2. El número de oxidación del H es de +1, excepto en los hidruros metálicos, en los que es de -1 (p. ej., NaH, CaH₂).
          3. El número de oxidación del O es de -2, excepto en los peróxidos, en los que es de -1, en los superóxidos que es -1/2 y en el OF2, donde es de +2.
          4. El número de oxidación del elemento metálico de un compuesto iónico es positivo.
          5. En los compuestos covalentes, el número de oxidación negativo se asigna al átomo más electronegativo.
          6. La suma algebraica de los números de oxidación de los elementos de un compuesto es cero.

          7. La suma algebraica de los números de oxidación de los elementos de un ion poliatómico es igual a la carga del ion.