Concetti Chiave
- Lo stato di ossidazione rappresenta la carica di cationi e anioni in legami ionici, come nel caso di NaCl e MgO.
- Nei legami covalenti polari, lo stato di ossidazione deriva dall'assegnazione del doppietto di legame all'elemento più elettronegativo, come in H2O e NH3.
- Per le sostanze elementari, lo stato di ossidazione è zero, dato che i legami covalenti puri non permettono l'attribuzione del doppietto.
- È possibile calcolare gli stati di ossidazione sconosciuti basandosi su quelli noti, semplificando l'analisi di composti complessi come H2SO4.
- Gli stati di ossidazione variano tra i gruppi del sistema periodico, con valori comuni per metalli alcalini, ossigeno, azoto e alogeni.
Indice
Definizione di stato di ossidazione
Lo stato di ossidazione, quando consideriamo un legame ionico tra un catione ed un anione monoatomico, è la carica posseduta dal catione e dall’anione.
Esempio: in NaCl vi sono i cationi Na+ e gli anioni Cl- e quindi lo stato di ossidazione del sodio è +1 e lo stato di ossidazione del cloro è -1. Analogamente in MgO, che contiene il catione magnesio Mg+2, e l’anione ossido O-2 lo stato di ossidazione di Mg è +2 e quello dell’ossigeno -2.
Legami covalenti polari
Quando consideriamo un legame covalente polare, lo stato di ossidazione è il risultato dell’attribuzione del doppietto di legame all’elemento più elettronegativo (e come se trasformassimo i legami covalenti polari in legami ionici) così in H2O i due doppietti di legame tra ossigeno ed idrogeno vengono attribuiti all’ossigeno che ha stato di ossidazione -2 mentre gli idrogeni hanno stato di ossidazione +1. Consideriamo l’ammoniaca NH3, i tre doppietti di legame N-H vengono attribuiti all’azoto più elettronegativo che avrà stato di ossidazione -3 mentre gli idrogeni hanno stato di ossidazione +1.
Sostanze elementari e legami covalenti puri
Quando consideriamo sostanze elementari lo stato di ossidazione è zero esempi Ciò avviene in quanto consideriamo legami covalenti puri tra atomi che hanno la stessa elettro-negatività e non possiamo attribuire il doppietto ad uno dei due atomi.
Come conseguenza un legame covalente puro in una molecola non influisce sullo stato di ossidazione esempio acqua ossigenata H2O2 H-O-O-H. Il legame O-O non influenza lo stato di ossidazione che è determinato solo dai legami O-H, per cui lo stato di ossidazione dell’ossigeno è -1 e quello dell’idrogeno +1.
Calcolo degli stati di ossidazione
Non è necessario, per ricavare lo stato di ossidazione, ogni volta segnare i doppietti di legame ed attribuirli agli elementi più elettronegativi. E' molto più semplice calcolare gli stati di ossidazione che non conosciamo da quelli conosciuti. Esempio acido solforico In pratica noi conosciamo i numeri di ossidazione N.O. dei metalli alcalini nei composti (+1) dell’idrogeno (+1) (tranne negli idruri alcalini: LiH, NaH, KH, RbH, CsH dove N.O. dell’idrogeno è -1], dei metalli alcalino terrosi (+2) (tranne negli idruri alcalino-terrosi CaH2 dove è -2], dell’ossigeno (-2) (tranne nei perossidi dove è -1 nei superossidi dove è -1/2 e negli ozonuri dove è -1/3) conosciamo lo stato di ossidazione dell’alluminio (+3) sappiamo per quanto riguarda il gruppo 14 (gruppo del carbonio) che il massimo N.O. è +4 (esempio carbonato di sodio Na2CO3) ma N.O.= +2 è importante es. ossido di stagno (II) SnO, per il 15 gruppo (dell’azoto) il massimo N.O. è +5 (es. fosfato di potassio K3PO4) ma N.O. = +3 è importante (esempio: anidride fosforosa P4O6).
L’azoto ha tutti gli stati di ossidazione da +5 a -3 quest’ultimo in Per il 16° gruppo (dell’ossigeno o dei calcogeni) il massimo N.O. = +6 (es. solfato di calcio CaSO4) ma N.O. = +4 è importante (esempio: biossido di zolfo SO2).
Per il 17 (gruppo degli alogeni), il massimo N.O = +7 (esempio: perbromato di potassio KBrO4) ma +5 +3 e +1 sono importanti).
Domande da interrogazione
- Che cos'è lo stato di ossidazione in un legame ionico?
- Come si determina lo stato di ossidazione in un legame covalente polare?
- Qual è lo stato di ossidazione delle sostanze elementari?
- Come si calcolano gli stati di ossidazione?
- Quali sono i massimi stati di ossidazione per alcuni gruppi della tavola periodica?
Lo stato di ossidazione è la carica posseduta dal catione e dall'anione in un legame ionico, come nel caso di NaCl, dove il sodio ha uno stato di ossidazione di +1 e il cloro di -1.
In un legame covalente polare, lo stato di ossidazione si determina attribuendo il doppietto di legame all'elemento più elettronegativo, come in H2O, dove l'ossigeno ha uno stato di ossidazione di -2 e gli idrogeni di +1.
Nelle sostanze elementari, lo stato di ossidazione è zero, poiché i legami covalenti puri non permettono di attribuire il doppietto a uno dei due atomi.
Gli stati di ossidazione possono essere calcolati partendo da quelli noti, senza dover segnare i doppietti di legame, come nel caso dell'acido solforico, dove si conoscono i numeri di ossidazione di vari elementi.
I massimi stati di ossidazione variano per i gruppi: per il gruppo 14 è +4, per il gruppo 15 è +5, per il gruppo 16 è +6 e per il gruppo 17 è +7, con stati di ossidazione importanti che variano all'interno di ciascun gruppo.
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