4.11: Numeri di ossidazione

Nelle reazioni redox, il trasferimento di elettroni avviene tra specie reagenti. Il trasferimento di elettroni è descritto da un numero ipotetico chiamato numero di ossidazione (o stato di ossidazione). Rappresenta la carica effettiva di un atomo o di un elemento, che viene assegnata usando un insieme di regole.

Numero di ossidazione (stato di ossidazione)

Nel caso di un composto ionico, i numeri di ossidazione sono assegnati in base al numero di elettroni trasferiti tra specie reagenti. Ad esempio, nella formazione del cloruro di calcio (CaCl₂), il calcio perde due elettroni di valenza e i due atomi di cloro guadagnano un elettrone ciascuno. In CaCl₂, lo stato di ossidazione del calcio è +2, e lo stato di ossidazione di ogni cloro è −1.

Nel caso dei composti covalenti, gli elettroni non vengono guadagnati o persi, ma sono invece condivisi tra gli atomi. L’atomo con una maggiore attrazione per gli elettroni tira la coppia condivisa più fortemente. Le reazioni che coinvolgono composti covalenti sono identificate come redox applicando il concetto di numero di ossidazione per tracciare i movimenti degli elettroni. Gli stati di ossidazione ci aiutano a identificare facilmente la specie che viene ossiidata e ridotta nelle reazioni redox.

Le regole per l’assegnazione del numero di ossidazione

I numeri di ossidazione possono essere positivi, negativi o zero. Sono assegnati in base alle seguenti regole:

1. Tutti gli elementi liberi hanno un numero di ossidazione zero. Gli elementi potrebbero essere monoatomici, biatomici o poliatomici.
2. In un composto, gli elementi del gruppo 1A (tutti i metalli alcalini) hanno un numero di ossidazione di +1, mentre gli elementi del gruppo 2A (tutti i metalli alcalini della terra) hanno un numero di ossidazione di +2.
3. Gli alogeni di solito hanno un numero di ossidazione di −1, tranne nei loro composti con ossigeno, dove hanno uno stato di ossidazione positivo.
   Il fluoro è l’elemento più elettronegativo. Ha uno stato di ossidazione -1 in tutti i suoi composti.
4. Per gli ioni monoatomici, il numero di ossidazione è lo stesso della carica sullo ione.
5. L’ossigeno ha sempre un numero di ossidazione di −2, eccetto nei perossidi, dove il suo numero di ossidazione è −1.
6. L’idrogeno ha uno stato di ossidazione di +1 con non metalli e −1 con metalli.
7. La somma del numero di ossidazione per un composto neutro è zero, mentre per uno ione poliatomico è uguale alla carica sullo ione.

Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Sezione 4.2: Classificare le reazioni chimiche.