Numeri di ossidazione

Le reazioni redox fra metalli e non metalli, tipicamente, comportano un trasferimento completo di elettroni per formare composti ionici;dunque, sono facili da identificare. Tuttavia, le reazioni redox che coinvolgono solo non metalli con un trasferimento parziale di elettroni non sono così facilmente identificabili. Le reazioni redox sono caratterizzate da cambiamenti negli stati di ossidazione degli atomi, che indicano il movimento degli elettroni fra gli atomi.

Lo stato di ossidazione, o numero di ossidazione, di un atomo in un composto è la carica che avrebbe se gli elettroni condivisi in ciascun legame eteronucleare fossero completamente trasferiti all'atomo più elettronegativo. I legami omonucleari sono divisi equamente. Per esempio, nel cloruro di idrogeno gassoso, il cloro è più elettronegativo.

Se l'elettrone dell'idrogeno viene trasferito completamente al cloro, il cloro riceve una carica di uno meno, corrispondente allo stato di ossidazione meno uno, e l'idrogeno riceve una carica di uno più, corrispondente allo stato di ossidazione più uno. Gli stati di ossidazione possono essere assegnati agli atomi in forma elementare e nella maggior parte degli ioni e composti utilizzando regole specifiche. Le prime tre regole vengono sempre seguite.

Le restanti regole vengono applicate una per una fino a quando le prime tre regole non sono soddisfatte. Queste regole verranno ora applicate per identificare se le reazioni di formazione dell'anidride solforosa e del carbonato di calcio sono reazioni redox. Secondo la regola numero 1, gli elementi nello stato libero hanno un numero di ossidazione zero, quindi allo zolfo elementare e all'ossigeno viene assegnato il numero di ossidazione zero.

Secondo la regola numero 3, la somma dei numeri di ossidazione in un composto neutro è zero, quindi i numeri di ossidazione di zolfo e ossigeno in SO_2 devono sommarsi a zero. In conformità con la regola numero 6, il numero di ossidazione di ciascun ossigeno è meno due in SO_2. Due atomi di ossigeno si sommano a meno quattro.

Il numero di ossidazione dello zolfo è quindi più quattro. Il numero di ossidazione dello zolfo aumenta da zero a più quattro, quindi viene ossidato, mentre il numero di ossidazione dell'ossigeno diminuisce da zero a meno due, quindi viene ridotto. Quindi, questa è una reazione redox.

Nel caso del carbonato di calcio, il numero di ossidazione dell'ossigeno è meno due in tutti e tre i composti e il calcio è più due nell'ossido di calcio e nel carbonato di calcio. Secondo la regola 3, il carbonio deve essere più quattro in anidride carbonica e carbonato di calcio. Poiché non vi è alcun cambiamento nei numeri di ossidazione degli atomi durante la reazione, questa non è una reazione redox.