Número de oxidación

Qué es el número de oxidación

El número de oxidación es la carga que tendría un átomo si los electrones de cada enlace se le asignaran por completo al átomo más electronegativo.

Fijate en el «si»: es una carga imaginaria, un reparto de mentira que se hace para poder llevar la cuenta. En un enlace covalente los electrones están compartidos, no son de nadie; pero si hacemos de cuenta que se los queda el más electronegativo, cada átomo queda con un número, y ese número es el que sirve para nombrar compuestos y balancear reacciones redox.

Por qué ese invento es útil: sin él no hay forma de saber si el hierro de un compuesto es Fe(II) o Fe(III), ni de decir quién se oxidó y quién se redujo en una reacción.

De dónde salen las reglas

Casi todas las reglas son consecuencias de la electronegatividad, y verlo así ahorra memorizarlas.

1 · Un elemento libre vale 0. En O₂, en N₂, en Fe metálico o en Na metálico, los dos átomos del enlace son iguales, así que ninguno es más electronegativo. Nadie se queda con nada. 0.

2 · El oxígeno vale −2. El oxígeno es el segundo elemento más electronegativo de la tabla, así que en casi cualquier compuesto se queda con los electrones, y le faltaban dos para el octeto. −2.

La excepción son los peróxidos, donde vale −1. Y tiene su razón: en un peróxido hay un enlace O–O, y entre dos oxígenos iguales ninguno gana. Cada oxígeno se queda solo con lo que le arrebata al hidrógeno o al metal, que es un electrón. El caso conocido es el H₂O₂, el agua oxigenada.

3 · El hidrógeno vale +1 con no metales y −1 con metales. Acá está la regla que más se falla, y también sale de lo mismo: el hidrógeno es más electronegativo que cualquier metal y menos que cualquier no metal. Frente a un no metal pierde y queda +1; frente a un metal gana y queda −1. Ese segundo caso es el de los hidruros metálicos: NaH, CaH₂.

4 · Los metales de los grupos 1 y 2, y el aluminio. Grupo 1: +1. Grupo 2: +2. Aluminio: +3. Son sus electrones de valencia, y como son metales los sueltan todos, siempre.

5 · En un compuesto neutro, todos los números de oxidación suman 0.

6 · En un ion poliatómico, suman la carga del ion.

Las reglas 5 y 6 son las herramientas de trabajo: con ellas se despeja el valor desconocido, que casi siempre es el del elemento central.

El método, siempre el mismo

1. Escribí lo que ya sabés: el oxígeno a −2, el hidrógeno a +1 —salvo hidruro—, y los metales de valencia fija.
2. Multiplicá cada valor por su subíndice. Es el paso que más se olvida.
3. Poné la incógnita para el elemento que falta.
4. Igualá a 0 si es un compuesto neutro, o a la carga si es un ion.
5. Despejá y comprobá sumando.

Ejemplos resueltos

1 · El azufre en el H₂SO₄.

1. Dos hidrógenos a +1 → +2.
2. Cuatro oxígenos a −2 → −8.
3. Compuesto neutro: (+2) + S + (−8) = 0.
4. S = +6.
5. Comprobación: +2 + 6 − 8 = 0. Cuadra.

2 · El nitrógeno en el HNO₃.

1. H: +1. Tres oxígenos: −6.
2. (+1) + N + (−6) = 0 → N = +5.

3 · El manganeso en el ion permanganato, MnO₄⁻. Este es de ion, así que la suma NO da cero.

1. Cuatro oxígenos: −8.
2. La carga del ion es −1, así que la suma tiene que dar −1.
3. Mn + (−8) = −1 → Mn = +7.
4. Comprobación: +7 − 8 = −1. Cuadra.

4 · El cromo en el dicromato, Cr₂O₇²⁻. Acá hay dos cromos: el resultado hay que dividirlo.

1. Siete oxígenos: −14.
2. La carga es −2: 2Cr + (−14) = −2.
3. 2Cr = +12 → Cr = +6 cada uno.

5 · El caso de la excepción. ¿Cuánto vale el oxígeno en el H₂O₂?

Si le pusieras −2: (+2) + (−4) = −2, y el compuesto es neutro. No cuadra. Es un peróxido: el oxígeno vale −1, y entonces (+2) + (−2) = 0. Cuadra.

Lo que este ejemplo enseña, y vale para todo el tema: si la suma no da lo que tiene que dar, no fuerces el número: revisá si estás en una excepción.

6 · El caso del hidruro. ¿Y en el CaH₂? El calcio es un metal de grupo 2, o sea +2 fijo. Para que el compuesto sea neutro, los dos hidrógenos tienen que aportar −2 entre los dos, o sea −1 cada uno. Es un hidruro, y el hidrógeno vale −1.

Para qué sirve en la prueba

Primero, para deducir el romano del sistema Stock. El romano de «óxido de hierro(III)» no se aprende de memoria por compuesto: se calcula. En el Fe₂O₃ hay tres oxígenos a −2, o sea −6, repartidos entre dos hierros: +3 cada uno. De ahí el (III).

Segundo, para armar fórmulas cruzando cargas. Si te piden el óxido de aluminio: Al es +3, O es −2, y el compuesto tiene que ser neutro. El mínimo común múltiplo de 3 y 2 es 6 → dos Al y tres O: Al₂O₃.

Tercero, para reconocer una reacción redox. Si un elemento cambia de número de oxidación entre reactivos y productos, hubo transferencia de electrones: el que sube se oxidó, el que baja se redujo.

Tabla de los valores fijos

Los errores que más se cobran

1. Olvidar multiplicar por el subíndice. Cuatro oxígenos son −8, no −2. Es el error número uno del tema.
2. Igualar a cero un ion poliatómico. En un ion la suma da la carga del ion.
3. Darle −2 al oxígeno en un peróxido. Ahí vale −1.
4. Darle +1 al hidrógeno en un hidruro metálico. Frente a un metal vale −1.
5. Olvidar dividir entre el número de átomos. En el Cr₂O₇²⁻, el +12 es de los dos cromos juntos: cada uno vale +6.
6. Confundir el número de oxidación con la carga real del ion. En el H₂SO₄ el azufre no es un ion S⁶⁺ flotando por ahí: ese +6 es un reparto contable.

Clave de análisis

Es una carga imaginaria, la que tendría cada átomo si los electrones se los quedara entero el más electronegativo, y por eso casi todas las reglas salen de la electronegatividad: el elemento solo vale 0 porque nadie le gana a su igual, el oxígeno −2 porque casi siempre gana, y el hidrógeno +1 con no metales y −1 con metales porque está justo en el medio. Para resolver, el método es uno: poné lo conocido, multiplicá por los subíndices, igualá a 0 si es neutro o a la carga si es un ion, despejá y comprobá sumando. Y si la suma no cuadra, no cambies el resultado a la fuerza: fijate si estás ante un peróxido o un hidruro, que son las dos excepciones que existen.