Em química, os termos oxidação e redução referem-se a reações em que um átomo (ou grupo de átomos), sucessivamente, perde ou ganha elétrons. Um número de oxidação é um número atribuído a um átomo (ou grupo de átomos) que ajuda os químicos a rastrear quantos elétrons estão disponíveis para transferência e se um determinado reagente é oxidado ou reduzido em uma reação. O processo de atribuição de números de oxidação aos átomos pode variar de muito fácil a bastante complexo, com base na carga do átomo e na composição química das moléculas que o constituem. Para tornar as coisas mais complicadas, alguns átomos têm mais de um número de oxidação. Felizmente, a determinação do número de oxidação é feita com regras claras e fáceis de seguir, embora um conhecimento básico de química e álgebra torne a explicação dessas regras muito mais fácil.
Etapa
Método 1 de 2: Determinando o Número de Oxidação com Base em Regulamentações Químicas
Etapa 1. Determine se as substâncias em questão são elementos
Os átomos de elementos livres sempre têm um número de oxidação de 0. Isso se aplica aos átomos cuja forma elementar consiste em um único átomo, bem como aos átomos cuja forma elementar é diatômica ou poliatômica.
- Por exemplo, tanto Al(s) bem como Cl2 têm um número de oxidação 0 porque são formas de elementos que não estão ligados a outros elementos.
- Observe que a forma elementar de Enxofre, S8, ou octasulfur, embora anormal, também tem um número de oxidação igual a 0.
Etapa 2. Determine se as substâncias em questão são íons
Os íons têm o mesmo número de oxidação que sua carga. Isso é verdadeiro para íons que não estão ligados a outros elementos, bem como íons que fazem parte de compostos iônicos.
- Por exemplo, o íon Cl.- tem um número de oxidação de -1.
- O íon Cl ainda tem um número de oxidação de -1 quando o Cl faz parte do composto NaCl. Como o íon Na, por definição, tem carga +1, sabemos que o íon Cl tem carga -1, então o número de oxidação permanece -1.
Etapa 3. Reconhecer que os íons metálicos podem ter vários estados de oxidação
Muitos elementos metálicos têm mais de uma carga. Por exemplo, o metal Ferro (Fe) pode ser um íon com carga +2 ou +3. A carga de um íon metálico (e, portanto, seu número de oxidação) pode ser determinada, seja em termos das cargas dos outros átomos constituintes do composto, ou, quando escrito em forma de texto em notação numérica romana (como na frase, O o íon ferro (III) tem uma carga de + 3.).
Por exemplo, vamos examinar um composto contendo o íon metálico alumínio. Composto de AlCl.3 tem uma carga geral de 0. Como sabemos que o íon Cl.- tem uma carga de -1 e há 3 íons Cl.- no composto, o íon Al deve ter uma carga de +3 para que a carga total de todos os íons seja 0. Assim, o número de oxidação do Al é +3.
Etapa 4. Atribua o número de oxidação de -2 ao oxigênio (sem exceção)
Em quase todos os casos, o átomo de oxigênio tem um número de oxidação de -2. Existem algumas exceções a esta regra:
- Quando o oxigênio está em sua forma elementar (O2), o número de oxidação é 0, porque essa é a regra para todos os átomos do elemento.
- Quando o oxigênio é parte de um peróxido, seu número de oxidação é -1. Os peróxidos são uma classe de compostos contendo ligações simples oxigênio-oxigênio (ou o ânion peróxido O2-2) Por exemplo, na molécula de H.2O2 (peróxido de hidrogênio), o oxigênio tem um número de oxidação (e carga) de -1. Além disso, quando o oxigênio é parte do superóxido, seu número de oxidação é -0,5.
- Quando o oxigênio está ligado ao flúor, seu número de oxidação é +2. Consulte os regulamentos de flúor abaixo para obter mais informações. Eu não2F2), seu número de oxidação é +1.
Etapa 5. Atribua o número de oxidação +1 ao hidrogênio (sem exceção)
Como o oxigênio, o número de oxidação do hidrogênio é um caso especial. Em geral, o hidrogênio tem um número de oxidação de +1 (exceto, como acima, em sua forma elementar, H2) No entanto, no caso de compostos especiais chamados hidretos, o hidrogênio tem um número de oxidação -1.
Por exemplo, em H2O, sabemos que o hidrogênio tem um número de oxidação de +1 porque o oxigênio tem uma carga de -2 e precisamos de uma carga de 2 + 1 para zerar a carga do composto. No entanto, no hidreto de sódio, NaH, o hidrogênio tem um número de oxidação de -1 porque a carga no íon tem uma carga de +1, e para a soma das cargas no composto ser zero, a carga de hidrogênio (e, portanto, seu número de oxidação) deve ser -1.
Etapa 6. O flúor sempre tem um número de oxidação -1
Como observado acima, os números de oxidação de certos elementos podem diferir devido a vários fatores (íons metálicos, átomos de oxigênio em peróxidos, etc.) No entanto, o flúor tem um número de oxidação de -1, que nunca muda. Isso ocorre porque o flúor é o elemento mais eletronegativo - em outras palavras, é o elemento com menor probabilidade de ceder seus elétrons e com maior probabilidade de absorver átomos de outros elementos. Assim, a carga não muda.
Etapa 7. Faça com que o número de oxidação no composto seja igual à carga do composto
Os números de oxidação de todos os átomos em um composto devem ser iguais à carga do composto. Por exemplo, se um composto não tem carga, o número de oxidação de cada átomo deve somar zero; se o composto é um íon poliatômico com uma carga de -1, o número de oxidação deve somar -1, etc.
Esta é uma boa maneira de verificar seu trabalho - se os números de oxidação em seu composto não somam a carga em seu composto, você sabe que definiu um ou mais dos números de oxidação errados
Método 2 de 2: Atribuição de números a átomos sem uma regra de número de oxidação
Etapa 1. Encontre os átomos sem a regra do número de oxidação
Alguns átomos não têm regras específicas sobre os números de oxidação. Se o seu átomo não aparece nas regras acima e você não tem certeza de qual é a sua carga (por exemplo, se os átomos são parte de um composto maior e, portanto, não mostram suas respectivas cargas), você pode encontrar o átomo número de oxidação por um processo de eliminação. Primeiro, você determinará o estado de oxidação de todos os átomos no composto, depois só resolverá os átomos desconhecidos com base na carga total do composto.
Por exemplo, no composto Na2TÃO4, a carga do Enxofre (S) é desconhecida - o átomo não está na forma elementar, então seu número de oxidação não é 0, mas isso é tudo que sabemos. Este é um bom exemplo desta forma algébrica de determinar o número de oxidação.
Etapa 2. Encontre os números de oxidação conhecidos de outros elementos no composto
Usando as regras para atribuição de números de oxidação, determine os números de oxidação dos outros átomos no composto. Fique atento a casos especiais como O, H, etc.
Em Na2TÃO4, sabemos que, de acordo com nossas regras, o íon Na tem uma carga (e, portanto, seu número de oxidação) +1 e o átomo de oxigênio tem um número de oxidação -2.
Etapa 3. Multiplique o número de átomos por seu número de oxidação
Agora que sabemos os números de oxidação de todos os nossos átomos, exceto os desconhecidos, devemos considerar o fato de que alguns desses átomos podem aparecer mais de uma vez. Multiplique cada número de coeficiente de cada átomo (escrito em letras pequenas abaixo após o símbolo químico do átomo no composto) por seu número de oxidação.
Em Na2TÃO4, sabemos que existem 2 átomos de Na e 4 átomos de O. Multiplicaremos 2 × +1, o número de oxidação de Na, para obter a resposta 2, e multiplicaremos 4 × -2, o número de oxidação O, para obter a resposta -8.
Etapa 4. Some os resultados
Adicionar o produto de sua multiplicação lhe dará o número de oxidação do composto sem calcular o número de oxidação desconhecido de seu átomo.
No exemplo de Na.2TÃO4 nós, vamos adicionar 2 por -8 para obter -6.
Etapa 5. Calcule o número de oxidação desconhecido com base na carga do composto
Agora, você tem tudo de que precisa para encontrar números de oxidação desconhecidos usando álgebra simples. Crie uma equação: sua resposta na etapa anterior, mais o número de oxidação desconhecido é igual à carga geral do composto. Em outras palavras: (quantidade de número de oxidação conhecido) + (número de oxidação desconhecido, que é procurado) = (carga de composto).
-
No exemplo de Na.2TÃO4 nós, vamos resolvê-lo da seguinte maneira:
- (soma do número de oxidação conhecido) + (número de oxidação desconhecido, que é procurado) = (carga do composto)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S tem um número de oxidação
Etapa 6. em Na2TÃO4.
Pontas
- Os átomos na forma elementar sempre têm um número de oxidação de 0. Um íon monoatômico tem um número de oxidação igual à sua carga. O metal 1A em sua forma elementar, como hidrogênio, lítio e sódio, tem um número de oxidação +1; Os metais 2A na forma elementar, como magnésio e cálcio, têm um número de oxidação de +2. Tanto o hidrogênio quanto o oxigênio têm dois estados de oxidação diferentes que podem depender da ligação.
- Em um composto, a soma de todos os números de oxidação deve ser igual a 0. Se um íon tem 2 átomos, por exemplo, a soma dos números de oxidação deve ser igual à carga do íon.
- É muito útil saber ler a tabela periódica dos elementos e a localização dos metais e não metais.
