edutecnica

Numero di ossidazione        

Il numero di ossidazione di un atomo è la carica apparente (positiva o negativa) che esso mostra in un composto in confronto ad altri atomi a cui è legato.

Elemento n.di ossid. Elemento n.di ossid. Elemento n.di ossid.
Alluminio +3 Cromo +2,+3,+6 Oro +1,+3
Antimonio -3,+3,+5 Ferro +,2,+3 Ossigeno -2
Argento +1 Fluoro -1 Piombo +2,+4
Arsenico -3,+3,-5 Fosforo +3,-3,+4,+5 Potassio +1
Azoto -3,+1,+2,+4,+5 Idrogeno +1 Rame +1,+2
Bario +2 Indio +3 Silicio +4
Bismuto +2,+5 Iodio -1,+1,+4,+5,+7 Sodio +1
Boro +3 Litio +1 Stagno +2,+4
Bromo -1,+1,+4,+5 Magnesio +2 Uranio +6,+4
Calcio +2 Manganese +2,+3,+4,+6,+7 Vanadio +5,+4,+2
Carbonio +2,+4 Mercurio +1,+2 Zinco +2
Cloro -1,+1,+4,+5,+6,+7 Nichel +2,+3 Zolfo +6,+4,+3,-2

In generale i numeri di ossidazione vengono attribuiti tenendo presente le seguenti regole:

•Il numero di ossidazione degli elementi allo stato libero è zero.
•La somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi di una sostanza neutra è zero.
•L'idrogeno possiede numero di ossidazione +1, ad eccezione degli idruri (LiH, CuH) dove è -1.
•L'ossigeno possiede numero di ossidazione -2 in tutti i suoi composti con l'eccezione dei perossidi (tipo H2O2 , Na2O2) in cui il numero di ossidazione è -1 e dei superossidi (tipo KO2) in cui il numero di ossidazione è -1/2; oppure col fluoro, in cui è + 2, perché il fluoro è più elettronegativo.
•Il numero di ossidazione degli elementi del gruppo I allo stato combinato è sempre +1.
•Il numero di ossidazione degli elementi del gruppo II allo stato combinato è sempre +2.
•Il numero di ossidazione allo stato combinato è sempre-1 per F, +3 per Al e +2 per Zn.
•Il numero di ossidazione di un alogeno (gruppo VIIA) è -1, se l'atomo a cui è legato ha elettronegatività minore.
•Nelle molecole neutre la somma algebrica dei numeri di ossidazione dei singoli atomi è zero.
•Ioni monoatomici hanno numero di ossidazione uguale alla carica dello ione.
•In uno ione poliatomico la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi è uguale alla carica dello ione.

Se il legame è ionico, ad esempio fra lo ione Na+ e lo ione Cl-, nella formazione di NaCl, il sodio ha numero di ossidazione +1 mentre il cloro -1.

Se il legame è di tipo covalente, i doppietti elettronici si considerano assegnati all'atomo più elettronegativo.

La molecola di NH3 ha la seguente struttura :    

e gli elettroni di legame sono rappresentati da segni diversi, in quanto nella formazione di ciascuno dei legami N-H un elettrone è formalmente donato dall'azoto e uno dall'idrogeno. N è più elettronegativo di H e quindi i due elettroni di ciascun legame vengono attribuiti all'atomo di azoto secondo le regole dette sopra.

In ragione di questa attribuzione N possiede 3 elettroni in più (uno per ogni legame N-H) rispetto ad un atomo di azoto non legato ed è quindi come se possedesse una carica -3, in quanto ciascun elettrone in eccesso, genera una carica -1: si dice che nell'ammoniaca N possiede numero di ossidazione -3. Ad ogni atomo di H in NH3 viene convenzionalmente attribuito un elettrone in meno rispetto ad un atomo di idrogeno non combinato.

E' come se l'idrogeno possedesse carica +1; si dice che nell'ammoniaca H ha numero di ossidazione +1. Come si vede la somma algebrica dei numeri di ossidazione degli atomi NH3 (specie non ionica) è zero.

In CO2 i numeri di ossidazione, scritti al di sopra degli atomi sono +4 per C e -2 per O: :

e ricordando che l'ossigeno è più elettronegativo del carbonio avremo che i 4 elettroni di ciascun doppio legame sono attribuiti convenzionalmente all'ossigeno . Perciò nel biossido di carbonio O ha un numero di ossidazione -2, in quanto ciascun O possiede due elettroni in più dell'ossigeno non combinato.
La somma algebrica dei numeri di ossidazione dei tre atomi di CO2 deve essere zero. e quindi ciascun atomo di O ha numero di ossidazione -2.

Rappresentando con x[C] ed x[O] i numeri di ossidazione di carbonio ed ossigeno risulta:

xC+2xO=0
xC+(-4)=0
xC=+4

D'altra parte, in seguito all'attribuzione degli elettroni di legame , C ha 4 elettroni in meno rispetto ad un atomo di carbonio non combinato e quindi è come se avesse carica +4, cioè ha numero di ossidazione +4.

In Cl2 ciascun atomo di cloro ha numero di ossidazione 0. Infatti gli atomi di cloro hanno, ovviamente, la stessa elettronegatività ed i due elettroni vengono equripartiti tra i due atomi.

Dato che nella formazione di di una molecola di cloro da due atomi isolati, ciascun atomo fornisce un elettrone per il legame, risulta che in seguito alla convenzionale equipartizione degli elettroni di legame, ciascun atomo di Cl2 possiede lo stesso numero di elettroni che ha quando è isolato, di conseguenza il numero di ossidazione è uguale a zero.

nello ione      ha la struttura rappresentabile nelle forme di risonanza:

Il carbonio ha numero di ossidazione +4, in quanto tutti gli elettroni dei quattro legami sono attribuiti agli atomi di ossigeno. La somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi presenti nello ione è uguale alla carica dello ione e di conseguenza il numero di ossidazione di tutti gli atomi presenti nello ione è uguale alla carica dello ione e di conseguenza il numero di ossidazione dell'ossigeno in      è -2.
Infatti:

xC+3xO=-2
+4+3xO=-2
xO=-2