¿Qué es el número de oxidación?

¿Qué es el número de oxidación?

  El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.

 El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

 El número de oxidación se escribe en números romanos (recuérdalo cuando veamos la nomenclatura de Stock): +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. Pero en esta página también usaremos caracteres arábigos para referirnos a ellos: +1, +2, +3, +4, -1, -2, -3, -4 etc., lo que nos facilitará los cálculos al tratarlos como números enteros.

En los iones monoatómicos la carga eléctrica coincide con el número de oxidación. Cuando nos refiramos al número de oxidación el signo + o - lo escribiremos a la izquierda del número, como en los números enteros. Por otra parte la carga de los iones, o número de carga,  se debe escribir con el signo a la derecha del dígito: Ca2+ ión calcio(2+), CO32- ión carbonato(2-).

• El hidrógeno (H) presenta número de oxidación +1 con los no metales y –1 con los metales.
• El flúor (F) sólo presenta el número de oxidación –1
• El oxígeno (O) presenta el número de oxidación –2, excepto en los peróxidos donde es –1
• Los metales alcalinos (grupo 1, o grupo del Li) tienen 1 electrón de valencia, tenderán a perderlo poseyendo siempre en los compuestos número de oxidación +1.
• Los metales alcalinotérreos (grupo 2, o grupo del Be) tienen 2 electrones de valencia, tenderán a perderlos poseyendo siempre en los compuestos número de oxidación +2.
• El grupo del B (grupo 13) tiene 3 electrones de valencia, tenderán a perderlos poseyendo siempre en los compuestos número de oxidación +3.
• El grupo del C (grupo 14) tiene 4 electrones de valencia, que tienden a compartirlos,  tienen número de oxidación +4 frente a los no metales, y número de oxidación –4 frente a los metales y al H.
• El grupo del N (grupo 15) tiene 5 electrones de valencia, tenderán a ganar 3 poseyendo siempre con el H y conlos metales número de oxidación –3.
• Los calcógenos (grupo 16, o grupo del O) tienen 6 electrones de valencia, tenderán a ganar 2 poseyendo siempre con el H y con los metales número de oxidación –2.
• Los halógenos (grupo 17, o grupo del F) tienen 7 electrones de valencia, tenderán a ganar 1 poseyendo siempre con el H y con los metales número de oxidación –1.
• Dentro de los metales de transición debemos saber que la Ag tiene número de oxidación +1, el Zn y Cd tienen número de oxidación +2, y el Sc, Y y La tienen número de oxidación +3.
• Los grupos 14 al 17 presentan varios números de oxidación cuando formen oxácidos, pero ya los estudiaremos más adelante.

Cada átomo de un compuesto se caracteriza por un estado de oxidación, debido a los electrones ganados o perdidos (totalmente en los enlaces iónicos, parcialmente en los enlaces covalentes) con respecto al átomo aislado. El número que indica este estado se llama número de oxidación (estado de oxidación o índice de oxidación) del elemento en dicho compuesto.

El número de oxidación se puede definir como la carga eléctrica formal (es decir, que puede no ser real) que se asigna a un átomo en un compuesto. Su asignación se hace teniendo en cuenta que:

El número de oxidación de:

• un elemento libre (H2, I2, Al, P4, S8 ...) es cero.
• un ion monoatómico (Cl-, Na+, Al3+, S2- ...) es igual a la carga del ion.
• los metales alcalinos es +1 y de los metales alcalinotérreos es +2.
• los halógenos en los haluros es -1.
• el hidrógeno en la mayoría de los compuestos (H2O, Ca(OH)2, H2SO4 ...) es +1, excepto en los hidruros metálicos (NaH, CaH2 ...), en los que es -1.
• el oxígeno en la mayoría de los compuestos (H2O, HNO3, CO2 ...) es -2, excepto en los peróxidos (H2O2), en los que es -1.

La suma algebraica de los números de oxidación de todos los elementos debe ser:

• cero en un compuesto neutro (MnO2, HNO2, K2Cr2O7 ...).
• igual a la carga del ion en un ion poliatómico (SO32-, NH4+ ...).

Estas reglas no son del todo arbitrarias. Están basadas en la suposición de que un enlace polar se puede extrapolar a un enlace iónico. Con esta idea, se supone que en los compuestos con enlaces covalentes los electrones de enlace pertenecen formalmente al átomo más electronegativo (lo que no es real). En el caso de sustancias simples moleculares (Cl2, O2 etc.), como los átomos tienen la misma electronegatividad la carga formal de cada uno debe ser cero.

En la tabla tienes los números de oxidación más habituales de los elementos. Están relacionados con su situación en la tabla periódica y con las características de los enlaces que forman, por ejemplo, en los alcalinotérreos -grupo 2- es +2 porque como tienen dos electrones en la capa más externa tienen tendencia a perderlos para alcanzar la estructura de gas noble.

Valencia y número de oxidación

Por otra parte, hay que distinguir valencia de número de oxidación. Fíjate en el NaNO2 y en el NH3. En ambos el nitrógeno tiene valencia III (forma tres enlaces covalentes), pero su número de oxidación es +3 en el nitrito de sodio y -3 en el amoniaco.

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