4.11: Nombre d'oxydation

Les réactions redox entre les métaux et les non-métaux impliquent généralement un transfert complet d’électrons pour former des composés ioniques;par conséquent, ils sont faciles à identifier. Cependant, les réactions redox impliquant uniquement des non-métaux avec un transfert partiel d’électrons ne sont pas aussi facilement identifiables. Les réactions redox sont caractérisées par des changements dans les etats d’oxydation des atomes, ce qui indique le mouvement des électrons entre les atomes.

L’état d’oxydation, ou nombre d’oxydation, d’un atome dans un composé est la charge qu’il aurait si les électrons partagés dans chaque liaison hétéronucléaire étaient complètement transférés à l’atome plus électronégatif. Les liaisons homonucléaires sont divisées également. Par exemple, dans le chlorure d’hydrogène gazeux, le chlore est plus électronégatif.

Si l’électron de l’hydrogène est complètement transféré au chlore, le chlore obtient une charge moins, correspondant à l’état d’oxydation moins-un, et l’hydrogène obtient une charge plus-un, correspondant à l’état d’oxydation plus-un. Les états d’oxydation peuvent être attribués aux atomes sous forme élémentaire et dans la plupart des ions et des composés en utilisant des règles spécifiques. Les trois premières règles sont toujours suivies.

Les règles restantes sont appliquées une par une jusqu’à ce que les trois premières règles soient respectées. Ces règles seront maintenant appliquées pour déterminer si les réactions de formation de dioxyde de soufre et de carbonate de calcium sont des réactions redox. Selon la règle numéro 1, les éléments à l’état libre ont un nombre d’oxydation de zéro, de sorte que le soufre élémentaire et l’oxygène sont tous deux assignés au nombre d’oxydation zéro.

Selon la règle numéro 3, la somme des nombres d’oxydation dans un composé neutre est zéro, de sorte que les nombres d’oxydation du soufre et de l’oxygène dans SO_2 doivent être égales à zéro. Conformément à la règle numéro 6, le nombre d’oxydation de chaque oxygène est moins-deux dans SO_2. La somme de deux atomes d’oxygène est égale à moins quatre.

Le nombre d’oxydation du soufre est donc plus-quatre. Le nombre d’oxydation du soufre augmente de zéro à plus-quatre, de sorte qu’il est oxydé, tandis que le nombre d’oxydation de l’oxygène diminue, passant de zéro à moins-deux, c’est donc réduite. Il s’agit donc d’une réaction d’oxydoréduction.

Dans le cas du carbonate de calcium, le nombre d’oxydation de l’oxygène est moins-deux dans les trois composés, et le calcium est plus-deux dans l’oxyde de calcium et le carbonate de calcium. Selon la règle 3, le carbone doit être plus-quatre dans le dioxyde de carbone et le carbonate de calcium. Comme il n’y a pas de changement dans les nombres d’oxydation des atomes au cours de la réaction, il ne s’agit pas d’une réaction redox.