Número de oxidación

¿Qué carga de libro tiene cada átomo?

El cloro del Cl2 y el cloro del NaCl no se cuentan igual, aunque el símbolo sea el mismo. El número de oxidación, también llamado estado de oxidación, es la carga que poseerían los átomos de un elemento si el compuesto fuera iónico. Sirve para reconocer una reacción redox aunque el producto sea covalente y no haya una transferencia de electrones en sentido literal. La óxido-reducción usa ese cambio. Estas reglas salen de la sección 4.2. ¹

Ideas clave

• Cuatro directrices. Un átomo en una sustancia elemental vale cero: Na, Cl2, H2. Un ion monoatómico vale lo que dice su carga. En los no metales comunes, el hidrógeno vale +1 con no metales y -1 con metales. El oxígeno vale -2 en la mayoría de los compuestos, -1 en los peróxidos (el ion es O2 con carga 2-), muy rara vez -1/2 en los superóxidos (O2 con carga 1-), y valores positivos, variables, cuando se combina con flúor. El flúor vale siempre -1. Los otros halógenos valen -1, salvo que se combinen con oxígeno o con otro halógeno: ahí el número es positivo y no es fijo. La suma de todos los átomos de una molécula o de un ion poliatómico es igual a la carga de esa especie. ¹
• El signo no se pone al revés. La carga se informa con el número y después el signo: 2+. El número de oxidación se informa al revés: +2. Son propiedades emparentadas y la escritura las separa a propósito. ¹
• Tres cuentas ya hechas. En H2S el hidrógeno es +1. La molécula es neutra, así que 2 por (+1) más el azufre da 0, y el azufre queda en -2. En el ion SO3 con carga 2-, el oxígeno se toma como -2. Tres oxígenos aportan -6. Para que el ion cierre en -2, el azufre queda en +4. En Na2SO4 el sodio, ion monoatómico, es +1. El oxígeno habitual es -2. El ion sulfato carga 2- y cuatro oxígenos aportan -8, así que el azufre queda en +6. ¹
• Cuatro respuestas del libro. En KNO3 el nitrógeno está en +5. En AlH3 el aluminio está en +3 (el hidrógeno va con un metal, así que entra la regla del -1). En NH4 con carga 1+ el nitrógeno está en -3. En H2PO4 con carga 1- el fósforo está en +5. ¹
• Qué cambia en una redox. Oxidación es el aumento del número. Reducción es la disminución. Al formarse NaCl, el sodio pasa de 0 a +1 y se oxida. El cloro pasa de 0 en Cl2 a -1 y se reduce. En H2 más Cl2 hacia HCl, el hidrógeno pasa de 0 a +1 y el cloro de 0 a -1. Casi siempre cambian dos elementos. El libro avisa que hay excepciones, y las deja en el ejemplo 4.6, que estas fichas no abren. ¹

Ejemplos resueltos

Azufre en tres especies

Pregunta: asigna el azufre en H2S, en SO3 con carga 2- y en Na2SO4.

Hidrógeno +1 y molécula neutra: el azufre de H2S es -2. Oxígeno -2 y carga del ion -2: el azufre del sulfito es +4, porque -2 = 3(-2) + x. Dos sodios +1 y cuatro oxígenos -2: el azufre del sulfato es +6. No uses -2 para los tres solo porque "el azufre de los sulfuros" se te quedó pegado. ¹

Hidruro contra agua

Pregunta: ¿el hidrógeno de AlH3 vale +1, como el del agua?

No. Con un no metal, +1. Con un metal, -1. Por eso el aluminio de AlH3 cierra en +3: tres hidrógenos en -1 piden +3 en el metal de un compuesto neutro. El hidrógeno del agua sí es +1, y el oxígeno -2. ¹

Flúor y el oxígeno que deja de ser -2

Pregunta: un compuesto de oxígeno y flúor. ¿Marcas oxígeno -2 y flúor +1?

El flúor es -1 siempre. El oxígeno, frente al flúor, toma valores positivos que la sección no fija en una sola cifra. Tampoco marques -2 si la especie es un peróxido: ahí el oxígeno es -1. ¹

Errores comunes

• Escribir la carga como +2 y el número de oxidación como 2+. El libro los invierte.
• Poner cero solo a los metales. Cualquier sustancia elemental vale cero, incluido Cl2 y H2.
• Aplicar -2 al oxígeno de un peróxido o de un superóxido.
• Sumar y olvidar la carga del ion. En SO3 con carga 2- la suma es -2, no 0.
• Llamar reducción al aumento. El sodio que pasa de 0 a +1 se oxida.

Cómo lo pregunta el examen

Te dan una fórmula y piden el número de un átomo, o te piden quién se oxida. Empieza por el elemento con regla fija: flúor -1, oxígeno -2 si no es peróxido ni está con flúor, hidrógeno +1 si el compañero no es metal, ion monoatómico igual a su carga, elemento libre en cero. Lo que sobre se despeja para que la suma iguale la carga. Si el reactivo dice que el oxígeno "siempre" es -2, las excepciones escritas son peróxido, superóxido y combinación con flúor. Si confunde estado de oxidación con carga del ion, la definición es la carga ficticia del caso iónico, y la escritura del signo no es la misma. ¹

Resumen

• El número de oxidación es la carga ficticia si el compuesto fuera iónico. Se escribe signo y luego número.
• El elemento libre vale 0. El ion monoatómico vale su carga. La suma vale la carga de la especie.
• Hidrógeno: +1 con no metales y -1 con metales. Oxígeno: -2 casi siempre, -1 en peróxidos, -1/2 en superóxidos, positivo con flúor.
• El flúor es siempre -1. Los otros halógenos son -1 salvo frente a oxígeno o a otro halógeno.
• Oxidación es subir ese número. Reducción es bajarlo. En NaCl el sodio sube de 0 a +1 y el cloro baja de 0 a -1.