Como Encontrar Números de Oxidação: 12 Passos (com Imagens)

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Como Encontrar Números de Oxidação: 12 Passos (com Imagens)
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Anonim

Em química, os termos "oxidação" e "redução" referem-se a reações nas quais um átomo (ou grupo de átomos) perde ou ganha elétrons, respectivamente. Os números de oxidação são números atribuídos aos átomos (ou grupos de átomos) que ajudam os químicos a controlar quantos elétrons estão disponíveis para transferência e se os reagentes dados são oxidados ou reduzidos em uma reação. O processo de atribuição de números de oxidação aos átomos pode variar de extremamente simples a um tanto complexo, com base na carga dos átomos e na composição química das moléculas das quais eles fazem parte. Para complicar as coisas, alguns elementos podem ter mais de um número de oxidação. Felizmente, a atribuição de números de oxidação é governada por regras bem definidas e fáceis de seguir, embora o conhecimento de química e álgebra básicas torne a navegação por essas regras muito mais fácil.

Passos

Parte 1 de 2: Atribuição de números de oxidação com base em regras químicas

Encontre os números de oxidação, etapa 1
Encontre os números de oxidação, etapa 1

Etapa 1. Determine se a substância em questão é elementar

Átomos elementares livres e não combinados sempre têm um número de oxidação de 0. Isso é verdadeiro tanto para átomos cuja forma elementar é composta de um átomo solitário, quanto para átomos cuja forma elementar é diatômica ou poliatômica.

  • Por exemplo, Al(s) e Cl2 ambos têm números de oxidação 0 porque estão em suas formas elementares não combinadas.
  • Observe que a forma elementar do enxofre, S8, ou octasulfur, embora irregular, também tem um número de oxidação igual a 0.
Encontre os números de oxidação - Etapa 2
Encontre os números de oxidação - Etapa 2

Etapa 2. Determine se a substância em questão é um íon

Os íons têm números de oxidação iguais à sua carga. Isso é verdadeiro tanto para íons que não estão ligados a nenhum outro elemento quanto para íons que fazem parte de um composto iônico.

  • Por exemplo, o íon Cl- tem um número de oxidação de -1.
  • O íon Cl ainda tem um número de oxidação -1 quando faz parte do composto NaCl. Porque o Na+ íon, por definição, tem uma carga de +1, sabemos que o Cl- íon tem uma carga de -1, então seu número de oxidação ainda é -1.
Encontre os números de oxidação - Etapa 3
Encontre os números de oxidação - Etapa 3

Etapa 3. Saiba que vários números de oxidação são possíveis para íons metálicos

Muitos elementos metálicos podem ter mais de uma carga. Por exemplo, o ferro metálico (Fe) pode ser um íon com carga de +2 ou +3. As cargas dos íons metálicos (e, portanto, os números de oxidação) podem ser determinadas em relação às cargas de outros átomos no composto de que fazem parte ou, quando escrito no texto, por notação numérica romana (como na frase, "O o íon ferro (III) tem uma carga de +3. ").

Por exemplo, vamos examinar um composto contendo o íon alumínio metálico. O composto AlCl3 tem uma carga geral de 0. Porque sabemos que Cl- íons têm carga de -1 e há 3 Cl- íons no composto, o íon Al deve ter uma carga de +3 para que a carga total de todos os íons some 0. Assim, o número de oxidação de Al é +3 neste composto.

Encontre os números de oxidação - Etapa 4
Encontre os números de oxidação - Etapa 4

Etapa 4. Atribua um número de oxidação de -2 ao oxigênio (com exceções)

Em quase todos os casos, os átomos de oxigênio têm números de oxidação de -2. Existem algumas exceções a esta regra:

  • Quando o oxigênio está em seu estado elementar (O2), seu número de oxidação é 0, como é o caso para todos os átomos elementares.
  • Quando o oxigênio é parte de um peróxido, seu número de oxidação é -1. Os peróxidos são uma classe de compostos que contêm uma ligação simples oxigênio-oxigênio (ou o ânion peróxido O2-2) Por exemplo, na molécula H2O2 (peróxido de hidrogênio), o oxigênio tem um número de oxidação (e uma carga) de -1.
  • Quando o oxigênio é parte de um superóxido, seu número de oxidação é -1⁄2. Os superóxidos contêm o ânion superóxido O2-.
  • Quando o oxigênio está ligado ao flúor, seu número de oxidação é +2. Consulte a regra do flúor abaixo para obter mais informações. No entanto, há uma exceção: em (O2F2), o número de oxidação do oxigênio é +1.
Encontre os números de oxidação - Etapa 5
Encontre os números de oxidação - Etapa 5

Etapa 5. Atribua um número de oxidação de +1 ao hidrogênio (com exceções)

Como o oxigênio, o número de oxidação do hidrogênio está sujeito a casos excepcionais. Geralmente, o hidrogênio tem um número de oxidação de +1 (a menos que, como acima, esteja em sua forma elementar, H2) No entanto, no caso de compostos especiais chamados hidretos, o hidrogênio tem um número de oxidação -1.

Por exemplo, em H2O, sabemos que o hidrogênio tem um número de oxidação +1 porque o oxigênio tem uma carga de -2 e precisamos de duas cargas +1 para fazer com que as cargas do composto somem zero. No entanto, no hidreto de sódio, NaH, o hidrogênio tem um número de oxidação de -1 porque o Na+ íon tem uma carga de +1 e, para a carga total do composto ser igual a zero, a carga do hidrogênio (e, portanto, o número de oxidação) deve ser igual a -1.

Encontre os números de oxidação - Etapa 6
Encontre os números de oxidação - Etapa 6

Etapa 6. O flúor sempre tem um número de oxidação -1

Como observado acima, os números de oxidação de certos elementos podem variar por vários fatores (íons metálicos, átomos de oxigênio em peróxidos, etc.) O flúor, entretanto, tem um número de oxidação de -1, que nunca muda. Isso ocorre porque o flúor é o elemento mais eletronegativo - em outras palavras, é o elemento com menos probabilidade de abrir mão de qualquer um de seus próprios elétrons e com maior probabilidade de receber os de outro átomo. Portanto, sua carga não muda.

Encontre os números de oxidação na etapa 7
Encontre os números de oxidação na etapa 7

Etapa 7. Defina os números de oxidação em um composto igual à carga de um composto

Os números de oxidação de todos os átomos em um composto devem somar à carga desse composto. Por exemplo, se um composto não tem carga, os números de oxidação de cada um de seus átomos devem somar zero; se o composto é um íon poliatômico com uma carga de -1, os números de oxidação devem somar -1, etc.

Esta é uma boa maneira de verificar seu trabalho - se a oxidação em seus compostos não somar a carga de seu composto, você sabe que atribuiu um ou mais incorretamente

Parte 2 de 2: Atribuição de números a átomos sem regras de número de oxidação

Encontre os Números de Oxidação - Etapa 8
Encontre os Números de Oxidação - Etapa 8

Etapa 1. Encontre átomos sem regras de número de oxidação

Alguns átomos não têm regras específicas sobre os números de oxidação que podem ter. Se o seu átomo não aparecer nas regras acima e você não tiver certeza de qual é sua carga (por exemplo, se for parte de um composto maior e, portanto, sua carga individual não for mostrada), você pode encontrar o número de oxidação do átomo por processo de eliminação. Primeiro, você determinará a oxidação de todos os outros átomos no composto, depois simplesmente resolverá o desconhecido com base na carga geral do composto.

Por exemplo, no composto Na2TÃO4, a carga de enxofre (S) é desconhecida - não está em sua forma elementar, então não é 0, mas é tudo o que sabemos. Este é um bom candidato para este método de determinação do número de oxidação algébrica.

Encontre os Números de Oxidação - Etapa 9
Encontre os Números de Oxidação - Etapa 9

Etapa 2. Encontre o número de oxidação conhecido para os outros elementos do composto

Usando as regras para atribuição do número de oxidação, atribua números de oxidação aos outros átomos no composto. Esteja atento a quaisquer casos excepcionais de O, H, etc.

Em Na2TÃO4, sabemos, com base em nosso conjunto de regras, que o íon Na tem uma carga (e, portanto, número de oxidação) de +1 e que os átomos de oxigênio têm número de oxidação de -2.

Encontre os números de oxidação na etapa 10
Encontre os números de oxidação na etapa 10

Etapa 3. Multiplique o número de cada átomo por seu número de oxidação

Agora que sabemos o número de oxidação de todos os nossos átomos, exceto o desconhecido, precisamos explicar o fato de que alguns desses átomos podem aparecer mais de uma vez. Multiplique o coeficiente numérico de cada átomo (escrito em subscrito após o símbolo químico do átomo no composto) por seu número de oxidação.

Em Na2TÃO4, sabemos que há 2 átomos de Na e 4 átomos de O. Multiplicaríamos 2 × +1, o número de oxidação de Na, para obter uma resposta de 2, e multiplicaríamos 4 × -2, o número de oxidação de O, para obter uma resposta de -8.

Encontre os números de oxidação - Etapa 11
Encontre os números de oxidação - Etapa 11

Etapa 4. Some os resultados

Adicionar os resultados de suas multiplicações dá o número de oxidação atual do composto, sem levar em conta o número de oxidação de seu átomo desconhecido.

Em nosso Na2TÃO4 Por exemplo, adicionaríamos 2 a -8 para obter -6.

Encontre os Números de Oxidação - Etapa 12
Encontre os Números de Oxidação - Etapa 12

Etapa 5. Calcule o número de oxidação desconhecido com base na carga do composto

Agora você tem tudo de que precisa para encontrar seu número de oxidação desconhecido usando álgebra simples. Defina uma equação que tenha sua resposta da etapa anterior mais o número de oxidação desconhecido igual à carga geral do composto. Em outras palavras: (soma dos números de oxidação conhecidos) + (número de oxidação desconhecido que você está resolvendo) = (carga do composto).

  • Em nosso Na2TÃO4 exemplo, resolveríamos da seguinte forma:

    • (Soma dos números de oxidação conhecidos) + (número de oxidação desconhecido que você está resolvendo) = (carga do composto)
    • -6 + S = 0
    • S = 0 + 6
    • S = 6. S tem um número de oxidação de

      Etapa 6. em Na2TÃO4.

Pontas

  • Em um composto, a soma de todos os números de oxidação deve ser igual a 0. Se houver um íon com 2 átomos, por exemplo, a soma dos números de oxidação deve ser igual à carga iônica.
  • É muito útil saber como ler uma tabela periódica de elementos e onde os metais e não metais estão localizados.
  • Os átomos em sua forma elementar sempre têm um número de oxidação igual a 0. Um íon monoatômico tem um número de oxidação igual à sua carga. Os metais do grupo 1 na forma elementar, como hidrogênio, lítio e sódio, têm um número de oxidação de +1; os metais do grupo 2 em sua forma elementar, como magnésio e cálcio, têm um número de oxidação de +2. Tanto o hidrogênio quanto o oxigênio têm a possibilidade de 2 números de oxidação diferentes, dependendo de a que estão ligados.
  • Lembrar um dos dois mnemônicos a seguir pode ajudar a determinar a diferença entre oxidação e redução:

    • ÓLEO RIG- Oxidação é perda (de elétrons), redução é ganho (de elétrons) ou
    • LEO GER- Perda de Elétrons- Oxidação, Ganho de Elétrons- Redução
    • Os átomos de metais tendem a perder elétrons para formar íons positivos (oxidação)
    • Átomos de não metais tendem a ganhar elétrons para formar íons negativos (redução).
    • Os íons existentes também podem ganhar ou perder elétrons para se tornar um íon com uma carga diferente ou um átomo com uma carga neutra.

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