Cómo calcular estados de oxidación

En muchas ocasiones, resolviendo ejercicios de Química, necesitaremos conocer los estados de oxidación de los elementos que se encuentran en la fórmula de determinadas sustancias. Por ejemplo, para aprender a formular o antes de ajustar reacciones de oxidación-reducción. Y el cálculo es más sencillo de lo que parece.

Lo que hay que saber antes de empezar

SUSTANCIAS ELEMENTALES:

  1. El estado de oxidación de un elemento en una sustancia es la carga que tendría dicho elemento si todos los electrones de cada enlace se los quedara el átomo más electronegativo. Por lo tanto, si una sustancia es elemental (sólo tiene átomos de un tipo de elemento, como H2, O2, Fe, etc.), el estado de oxidación de sus átomos es 0.
  2. Los gases nobles no forman compuestos químicos y siempre aparecen como átomos independientes, por lo que su único estado de oxidación será 0.

COMPUESTOS QUÍMICOS:

  1. Los metales sólo pueden tener estado de oxidación 0 (si tenemos el metal puro) o positivo, nunca negativo.
  2. El estado de oxidación de F siempre es -1.
  3. El estado de oxidación de O es -2, excepto en los peróxidos (E.O. = -1) y en el OF2 (E.O. = +2).
  4. El estado de oxidación de H es -1 si está unido única y exclusivamente a metales, +1 en caso contrario.
  5. Los no metales (excepto F) pueden tener uno o más estados de oxidación positivos y un único estado de oxidación negativo.
  6. Los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) siempre tienen estado de oxidación +1.
  7. Los metales alcalinotérreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) siempre tienen estado de oxidación +2.

Cómo calcular los estados de oxidación

Hay que tener en cuenta que la suma de los estados de oxidación de todos los átomos debe ser igual a la carga de la molécula. Por ejemplo, en SO4-2 si sumamos el estado de oxidación del azufre y 4 veces el estado de oxidación del oxígeno debemos obtener -2. Como el E.O. del oxígeno es -2, tenemos que:

E.O.(S) + 4 · (-2) = -2

E.O.(S) – 8 = -2

E.O.(S) = 8 – 2

E.O.(S) = +6

Un método más eficaz consiste en escribir la fórmula química y debajo de ella, en dos líneas, la siguiente información: en la primera, los estados de oxidación sin multiplicar por el número de átomos; en la segunda, los estados de oxidación multiplicados (la suma de los números de esta línea deben ser igual a la carga).

Fe2O3

Fe2 O3
E.O. SIN MULTIPLICAR (cada átomo debe tener el E.O. igual a +3) -2
↑:2 ↓·3
E.O. MULTIPLICADOS (debe ser igual a +6) -6 (la suma debe ser igual a 0)

En el Fe2O3 el estado de oxidación del hierro es +3.

Ca(NO3)2

Ca N2 O6
E.O. SIN MULTIPLICAR +2 (cada átomo debe tener el E.O. igual a +5) -2
↓·1 ↑:2 ↓·6
E.O. MULTIPLICADOS +2 (para que se anule con +2 y -12 aquí debe ir un +10) -12 (la suma debe ser igual a 0)

Ca tiene E.O. +2 (es alcalinotérrero) y el E.O. de O es -2 por lo que el de N (que es el único en el que podríamos dudar) es +5.

HCO3

H C O3
E.O. SIN MULTIPLICAR +1 +4 -2
↓·1 ↑:1 ↓·3
E.O. MULTIPLICADOS +1 +4 -6 (la suma debe ser igual a -1)

¿Te atreves?

Prueba tú a calcular los estados de oxidación de cada elemento en las siguientes sustancias: H3PO4, Hg, Fe2(SO4)3, NH4+ y CaCl2.

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