4.11: Nombre d'oxydation

Dans les réactions redox, le transfert d’électrons se produit entre les espèces en réaction. Le transfert d’électrons est décrit par un nombre hypothétique appelé nombre d’oxydation (ou degré d’oxydation). Il représente la charge effective d’un atome ou d’un élément, qui est affecté à l’aide d’un ensemble de règles.

Nombre d’oxydation (degré d’oxydation)

Dans le cas d’un composé ionique, les nombres d’oxydation sont attribués en fonction du nombre d’électrons transférés entre les espèces en réaction. Par exemple, lors de la formation du chlorure de calcium (CaCl₂), le calcium perd deux électrons de valence et les deux atomes de chlore gagnent un électron chacun. Dans le CaCl₂, le degré d’oxydation du calcium est +2 et le degré d’oxydation de chaque chlore est −1.  

Dans le cas des composés covalents, les électrons ne sont pas gagnés ou perdus, mais ils sont mis en commun entre les atomes. L’atome ayant une plus grande attraction pour les électrons attire plus fortement le doublet commun. Les réactions impliquant des composés covalents sont identifiées comme étant redox en appliquant le concept du nombre d’oxydation pour suivre les mouvements des électrons. Les états d’oxydation nous aident à identifier facilement les espèces oxydées et réduites dans les réactions d’oxydoréduction.  

Règles d’attribution du nombre d’oxydation

Les nombres d’oxydation peuvent être positifs, négatifs ou nuls. Ils sont attribuées en fonction des règles suivantes :

1. Tous les corps simples élémentaires ont le nombre d’oxydation zéro. Les éléments peuvent être monoatomiques, diatomiques ou polyatomiques.  
2. Dans un composé, les éléments du groupe 1A (tous les métaux alcalins) ont un nombre d’oxydation de +1, tandis que les éléments du groupe 2A (tous les métaux alcalino-terreux) ont un nombre d’oxydation de +2.  
3. Les halogènes ont généralement un nombre d’oxydation de −1, sauf dans leurs composés avec de l’oxygène, où ils ont un degré d’oxydation positif.  
   Le fluor est l’élément le plus électronégatif. Il a un degré d’oxydation de −1 dans tous ses composés.
4. Pour les ions monoatomiques, le nombre d’oxydation est le même que la charge sur l’ion.  
5. L’oxygène a toujours un nombre d’oxydation de −2, sauf dans les peroxydes, où son nombre d’oxydation est de −1.
6. L’hydrogène a un degré d’oxydation de +1 avec les non-métaux et de −1 avec les métaux.
7. La somme des nombre d’oxydation pour un composé neutre est nulle, alors que pour un ion polyatomique, elle est égale à la charge sur l’ion.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 4.2 : Classier les réactions chimiques.