Come Trovare i Numeri di Ossidazione

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In chimica, i termini "ossidazione" e "riduzione" si riferiscono alle reazioni in cui un atomo (o gruppo di atomi) perde o acquista elettroni, rispettivamente. I numeri di ossidazione sono numeri assegnati agli atomi (o gruppi di atomi) che aiutano i chimici a tenere traccia di quanti elettroni sono disponibili per il trasferimento e a verificare se determinati reagenti vengono ossidati o ridotti in una reazione. Il procedimento per assegnare i numeri di ossidazione agli atomi va da esempi semplici ad altri molto complessi, in base alla carica degli atomi e alla composizione chimica delle molecole di cui fanno parte. Per complicare la questione, alcuni atomi possono avere più di un numero di ossidazione. Per fortuna, l'assegnazione dei numeri di ossidazione è caratterizzato da regole ben definite e facili da seguire, anche se la conoscenza della chimica di base e dell'algebra renderanno più semplice il compito.

Metodo 1

Metodo 1 di 2:

Parte 1: Assegnare il Numero di Ossidazione in Base a Semplici Regole

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Determina se la sostanza in questione è un elemento. Gli atomi degli elementi liberi, non combinati, hanno sempre un numero di ossidazione pari a zero. Ciò si verifica per gli elementi composti da uno ione, così come per le forme biatomiche o poliatomiche.
- Per esempio, Al_(s) e Cl₂ hanno entrambi numero di ossidazione 0, perché sono entrambi nella loro forma di elemento non combinato.
- Nota che la forma elementare dello zolfo, S₈, o octasolfuro, sebbene irregolare, ha anche un numero di ossidazione pari a 0.
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Determina se la sostanza in questione è uno ione. Gli ioni hanno numeri di ossidazione uguali alla loro carica. Ciò è vero per gli ioni liberi così come per gli ioni che fanno parte di un composto ionico.
- Per esempio, lo ione Cl^- ha un numero di ossidazione pari a -1.
- Lo ione Cl ha ancora numero di ossidazione pari a -1 quando è parte del composto NaCl. Siccome lo ione Na, per definizione, ha una carica pari a +1, sappiamo che lo ione Cl ha una carica di -1, così il suo numero di ossidazione è ancora -1.
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Per gli ioni metallici, bisogna sapere che numeri di ossidazione multipli sono ancora possibili. Molti elementi metallici possono avere più di una carica. Per esempio, il metallo ferro (Fe) può essere uno ione con carica di +2 o +3.^{[1]
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Fonte di ricerca} Le cariche metalliche degli ioni (e così i numeri di ossidazione) possono essere determinati in relazione alle cariche degli altri atomi presenti nel composto di cui sono parte o, quando sono scritti, tramite la notazione numerale romana (come nella frase, "Lo ione Ferro (III) ha carica +3").
- Per esempio, esaminiamo un composto contenente lo ione metallico dell'alluminio. Il composto AlCl₃ ha una carica complessiva di 0. Siccome sappiamo che gli ioni Cl^- hanno una carica di -1 e ci sono 3 ioni Cl^- nel composto, lo ione Al deve avere una carica di +3 in modo che la carica complessiva di tutti gli ioni dia 0. Così, il numero di ossidazione dell'alluminio è +3.
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Assegna un numero di ossidazione di -2 all'ossigeno (con alcune eccezioni). In quasi tutti i casi, gli atomi di ossigeno hanno numero di ossidazione -2. Ci sono alcune eccezioni a questa regola:
- Quando l'ossigeno è al suo stato elementare (O₂), il suo numero di ossidazione è 0, come nel caso di tutti gli atomi di elementi;
- Quando l'ossigeno è parte di un perossido, il suo numero di ossidazione è -1. I perossidi sono una classe di composti che contengono un singolo legame ossigeno-ossigeno (o l' anione perossido O₂^-2). Per esempio, nella molecola H₂O₂ (perossido di idrogeno), l'ossigeno ha un numero di ossidazione (e una carica) di -1;
- Quando l'ossigeno si lega al fluoro, il suo numero di ossidazione è +2. Controlla le regole del Fluoro per ulteriori informazioni.
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Assegna un numero di ossidazione di +1 all'idrogeno (con eccezioni). Come l'ossigeno, il numero di ossidazione dell'idrogeno presenta delle eccezioni. Generalmente, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di +1 (a meno che, come sopra, non sia nella sua forma di elemento, H₂). Comunque, in caso di speciali composti chiamati idruri, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1.
- Ad esempio, in H₂O, sappiamo che l'idrogeno ha numero di ossidazione +1 poiché l'ossigeno ha una carica di -2 e noi abbiamo bisogno di 2 cariche da + 1 per fare in modo che la carica del composto diventi zero. Comunque, nell'idruro di sodio, NaH, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1 perché lo ione Na ha carica +1 e, siccome la carica totale del composto deve essere pari a zero, la carica dell'idrogeno (e così il numero di ossidazione ) deve dare -1.
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Il fluoro ha sempre un numero di ossidazione pari a -1. Come notato sopra, il numero di ossidazione di certi elementi può variare per diversi fattori (ioni metallici, atomi di ossigeno nei perossidi, e così via). Il fluoro, comunque, ha un numero di ossidazione pari a -1, che non cambia mai. Questo accade perché il fluoro è l'elemento più elettronegativo — in altre parole, è l'elemento meno disponibile a perdere i propri elettroni e più predisposto ad accettarne dall'altro atomo. Inoltre la sua carica non cambia.
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Imposta i numeri di ossidazione del composto pari alla carica del composto. I numeri di ossidazione di tutti gli atomi presenti in un composto devono uguagliare la sua carica. Per esempio, se un composto non ha carica, cioè è neutro, i numeri di ossidazione di ognuno dei suoi atomi devono dare zero; se il composto è uno ione poliatomico con carica pari a -1, i numeri di ossidazione sommati devono dare -1, ecc.
- Ecco come controllare il tuo lavoro: se l'ossidazione nei tuoi composti non è pari alla carica del tuo composto, allora sai di avere assegnato uno o più numeri di ossidazione in maniera non corretta.
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Metodo 2

Metodo 2 di 2:

Parte 2: Assegnare i Numeri di Ossidazione agli Atomi senza Usare le Regole

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Trova gli atomi senza regole di numeri di ossidazione. Alcuni atomi non hanno delle regole specifiche sui numeri di ossidazione. Se il tuo atomo non appare nelle regole presentate sopra e non sei sicuro della sua carica (per esempio, se fa parte di un composto più ampio e così non è individuabile la sua carica specifica), puoi trovare il numero di ossidazione dell'atomo procedendo per eliminazione. Innanzitutto, devi determinare il numero di ossidazione di ogni atomo presente nel composto; poi dovrai semplicemente risolvere un'equazione basandoti sulla carica totale del composto.
- Per esempio, nel composto Na₂SO₄, la carica dello zolfo (S) non è nota poiché non è in forma di elemento, così non è 0: questo è tutto quello che sappiamo. Si tratta di un ottimo candidato per determinare il numero di ossidazione con il metodo algebrico.
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Trova il numero di ossidazione noto per gli altri elementi nel composto. Usando le regole per assegnare i numeri di ossidazione, individua quelli degli altri atomi presenti nel composto. Fai attenzione se esistono eccezioni per O, H, ecc.
- Nel composto Na₂SO₄, sappiamo, basandoci sulle nostre regole, che lo ione Na ha una carica (e così un numero di ossidazione) di +1 e che gli atomi di ossigeno hanno un numero di ossidazione di -2.
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Moltiplica la quantità di ogni atomo per il suo numero di ossidazione. Tieni presente che conosciamo numero di ossidazione di tutti i nostri atomi eccetto uno; abbiamo bisogno di prendere in considerazione il fatto che alcuni di questi atomi possono apparire più di una volta. Moltiplica il coefficiente numerico di ogni atomo (scritto in pedice dopo il simbolo chimico dell'atomo nel composto) e il suo numero di ossidazione.
- Nel composto Na₂SO₄, sappiamo che ci sono 2 atomi di Na e 4 di O. Dovremmo moltiplicare 2 per +1, numero di ossidazione del sodio Na, ottenendo 2, e dovremmo moltiplicare 4 per -2, numero di ossidazione dell'ossigeno O, ottenendo -8.
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Somma i risultati. Sommando i risultati delle tue moltiplicazioni ottieni il numero corrente di ossidazione del composto senza prendere in considerazione il numero di ossidazione dell'atomo di cui non si sa nulla.
- Nel nostro esempio, Na₂SO₄, dovremmo aggiungere 2 a -8 per ottenere -6.
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Calcola il numero di ossidazione sconosciuto basandoti sulla carica del composto. Ora hai tutto ciò che ti serve per trovare il tuo numero di ossidazione sconosciuto usando semplici calcoli algebrici. Imposta un'equazione in questo modo: "(somma dei numeri di ossidazione conosciuti) + (numero di ossidazione che devi trovare) = (carica totale del composto)".
- Nel nostro esempio Na₂SO₄, possiamo procedere così:
  - (somma dei numeri di ossidazione conosciuti) + (numero di ossidazione che devi trovare) = (carica totale del composto)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S a un numero di ossidazione pari a 6 nel composto Na₂SO₄.
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Consigli

Gli atomi nella loro forma di elemento hanno sempre numero di ossidazione pari a zero. Uno ione monoatomico ha un numero di ossidazione pari alla sua carica. I metalli del gruppo 1A in forma di elemento, come di idrogeno, il litio e il sodio, hanno numero di ossidazione pari a +1; il gruppo di metalli 2A nella loro forma di elementi, come il magnesio e il calcio, hanno numero di ossidazione pari a +2. L'idrogeno e l'ossigeno hanno entrambi due possibili numeri di ossidazione, che dipendono da ciò a cui sono legati.
È molto utile conoscere come leggere la tavola periodica degli elementi e dove sono posizionati i metalli e non metalli.
In un composto, la somma di tutti i numeri di ossidazione deve essere uguale a zero. Se c'è uno ione che ha due atomi, ad esempio, la somma dei numeri di ossidazione deve essere uguale alla carica dello ione.