Oxidante, reductor y número de oxidación

¿Quién se oxida y quién es el agente?

Al principio, oxidación quería decir reacción con oxígeno. Hoy el nombre cubre las reacciones de oxidación-reducción. En unas hay transferencia de electrones. El sodio con cloro da cloruro de sodio. En semirreacciones, el sodio pierde electrones y el cloro los gana. Perder electrones es oxidarse. Ganarlos es reducirse. El sodio es el reductor, porque entrega electrones. El cloro es el oxidante, porque se los quita al sodio. ¹

Otras redox no muestran ese paso de electrones. El hidrógeno molecular con cloro da HCl, covalente. Para incluirlas se usa el número de oxidación: la carga que el átomo tendría si el compuesto fuera iónico. Oxidarse pasa a ser aumentar ese número. Reducirse, disminuirlo. En el HCl el hidrógeno va de 0 a +1 y el cloro de 0 a -1. ¹

Las cuatro guías

1. En una sustancia elemental, el número es cero.
2. En un ion monoatómico, es la carga del ion.
3. Hidrógeno: +1 con no metales y -1 con metales. Oxígeno: -2 en la mayoría de los compuestos, a veces -1 en peróxidos y, muy rara vez, en superóxidos. Con flúor puede ser positivo. Halógenos: el flúor siempre -1. Los otros halógenos, -1, salvo combinados con oxígeno o con otro halógeno, donde el número es positivo.
4. La suma de los números de oxidación, en una molécula o un ion poliatómico, es la carga de esa especie.

La carga se escribe con el número delante del signo, como 2+. El número de oxidación se escribe al revés, como +2. ¹

Nombres que el examen junta

La combustión es una redox vigorosa. El reductor se llama combustible. El oxidante suele ser oxígeno molecular, pero no tiene que serlo. Hay mucho calor y, a menudo, luz. El desplazamiento simple es una redox en la que un ion en disolución es desplazado al oxidarse un elemento metálico. El cinc con ácido clorhídrico suelta hidrógeno. El cobre con una sal de plata deja plata metálica sobre el alambre y la disolución se vuelve azul por los iones de cobre. ¹

Hay excepciones en las que no cambian dos elementos. En la desproporción, el mismo elemento se oxida y se reduce. En el peróxido de hidrógeno que da agua y oxígeno, el oxígeno pasa de -1 a 0 y de -1 a -2. Esa misma sustancia es oxidante y reductor. ¹

Ideas clave

• El reductor se oxida. El oxidante se reduce. En el sodio con cloro, el sodio pierde electrones y el cloro los gana. ¹
• Si el producto es covalente, manda el número de oxidación: sube en la oxidación y baja en la reducción. ¹
• Elemento solo: 0. Ion monoatómico: su carga. Hidrógeno +1 con no metales. Oxígeno -2 salvo peróxidos, superóxidos y compuestos con flúor. La suma iguala la carga. ¹
• Combustión: redox vigorosa, con combustible y oxidante. Desplazamiento simple: un metal desplaza a un ion. ¹
• En una desproporción el mismo elemento sube y baja su número, y la misma sustancia es los dos agentes. ¹

Ejemplos resueltos

Número de oxidación del azufre en un ion

En $\mathrm{SO_3^{2-}}$ el oxígeno se toma como -2. Hay tres oxígenos: $3 \times (-2) = -6$. La carga del ion es -2, así que el azufre cumple $-2 = -6 + x$, y $x = +4$. No se escribe 4+ : eso sería una carga. El número de oxidación es +4. ¹

Agentes en un desplazamiento

$\mathrm{Cu + 2\,AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2\,Ag}$. El cobre pasa de 0 a +2: se oxida y es el reductor. La plata pasa de +1 en el ion a 0 en el metal: se reduce y el ion plata es el oxidante. Es desplazamiento simple, no una neutralización: no se transfiere $\mathrm{H^+}$ para dar sal y agua como producto característico. El nitrato se queda como ion. ¹

Una que no es redox

La descomposición $\mathrm{ZnCO_3 \rightarrow ZnO + CO_2}$ reparte átomos y no cambia números de oxidación. No se nombra oxidante. Si el mismo esquema se confunde con la combustión de un hidrocarburo, sobra: en la combustión de un compuesto de carbono el carbono sí cambia de número y el oxígeno elemental pasa a -2. ¹

Errores comunes

• Llamar oxidante al que pierde electrones. Ese es el reductor.
• Creer que sin un ion no hay redox. El $\mathrm{H_2}$ con $\mathrm{Cl_2}$ sí lo es.
• Escribir el número de oxidación como 2+ y la carga como +2. La convención es la contraria.
• Poner oxígeno -2 en un peróxido. Ahí el libro usa -1.
• Exigir oxígeno molecular para toda combustión. Es lo frecuente, no la definición.

Cómo lo pregunta el examen

El reactivo pide el oxidante, el reductor o el número de oxidación. Se asigna con las cuatro guías y se mira qué número sube y cuál baja. El que sube es el reductor. El que baja es el oxidante. Si los números no cambian, no es redox, aunque haya un sólido nuevo. Si el mismo elemento sube y baja, es desproporción y no se buscan dos sustancias distintas para los dos papeles.

Resumen

• Oxidación: pérdida de electrones o aumento del número de oxidación. Reducción: lo contrario.
• Reductor es el que se oxida. Oxidante es el que se reduce.
• El número de oxidación es la carga imaginaria si el compuesto fuera iónico. La suma iguala la carga real.
• El signo va primero en el número de oxidación (+2) y después en la carga (2+).
• Combustión, desplazamiento simple y desproporción son redox con un rasgo extra, no otro mecanismo.