Estados de oxidación de los elementos

El estado de oxidación de los elementos está directamente relacionado con la estabilidad química que tiene un compuesto. Cuando dos o más elementos se unen para dar a luz a un nuevo compuesto, se genera una reacción donde se combinan propiedades en cantidades específicas, como por ejemplo el protón que se puede ceder de un elemento a otro.

El número de oxidación está relacionado con dicho concepto, por lo que es importante conocer más acerca de él si queremos profundizar en el estudio químico de compuestos (más de un elemento químico combinado). A continuación definimos lo que son los estados de oxidación de los elementos, su utilidad y cómo se pueden calcular.

Tabla de contenidos

¿Qué es el estado de oxidación?

El estado de oxidación se define como un indicador que representa el grado de oxidación de un átomo como parte de un compuesto. También se puede definir como la carga eléctrica (hipotética) que posee el átomo, en caso que sus enlaces sean 100% iónicos.

Otra forma de referirnos a este concepto, es que el estado de oxidación es la suma de cargas, tanto positivas como negativas que conforman a un átomo. De forma indirecta, esto significa la cantidad de electrones que el átomo ha cedido o aceptado dentro de un proceso químico para lograr su estabilidad química.

¿Cuáles son los estados de oxidación de los elementos?

Los estados de oxidación son números positivos o negativos, en algunos casos cero. El menor número de oxidación conocido hasta ahora es -4, lo poseen algunos elementos pertenecientes al grupo del carbono. El mayor es más +8 y se pueden encontrar en los tetroxidos de rutenio, entre otros.

Teóricamente, el estado de oxidación de un elemento químico, es el que corresponde al número de su grupo.

¿Cuál es el número de oxidación?

El número de oxidación es el número entero que representa la cantidad de electrones que se ponen en juego en la formación de un compuesto. 

Número de oxidación en la tabla periódica

En la tabla periódica puedes observar los posibles números de oxidación de un elemento, ya que varían de acuerdo al elemento con que reaccionan. Ejemplo, son los siguientes elementos químicos:

  • H: +1
  • Be: +2
  • Ti: +2, +3, +4
  • V +2, +3, +4, +5
  • He: 0 (igual sucede con el Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Uuo)

Todos los elementos químicos de la tabla periódica poseen un número de oxidación.

¿Cómo calcular el número de oxidación?

Lo que determina si el número de oxidación es positivo o negativo es si gana o pierde electrones. En caso de ganar o compartir con un elemento que tiende a ceder, es negativo; pero si pierde o comparte con un elemento que tiende a captar, es positivo.

El número de oxidación de un elemento puede variar de acuerdo al elemento con que interactúe, por ello se pueden observar que hay elementos con diferentes números. Para calcular el estado de oxidación de un elemento químico, es importante considerar algunas reglas.

Reglas de los número de oxidación de un elemento

Para conocer el número de oxidación, se deben seguir las siguientes normas:

  • En estado libre de todos los elementos químicos, el número de oxidación es cero. Algunos ejemplos: N2, CI2, Na, Cu, H2, Mg, O2.
  • El Hidrógeno tiene un número de oxidación de +1, a excepción cuando se combina con un metal, donde es de -1: NaH o CaH2.
  • Aunque el número de oxidación del Oxígeno es de -2, en los peróxidos es de -1. En el caso del OF2 es de +2.
  • Curiosamente, en el número de oxidación de los metales tiene su misma valencia pero en positivo. Ejemplo: Mg2: +2.
  • Los iones monoatómicos tienen un número atómico que coincide con la carga del ión. Ejemplo: Cl es -1.
  • Cuando se suman algebraicamente los números de oxidación de los elementos de un compuesto específico, el resultado es cero.
  • Cuando se suman algebraicamente los números de oxidación de los elementos que componen un ion poliatómico, el resultado es igual a la carga del ion.

También es importante considerar, que en los compuestos covalentes el número de oxidación negativo se asigna al átomo electronegativo.

Pasos para calcular el número de oxidación

El cálculo de estado de oxidación, cuando se desconoce el número en uno de los elementos, se puede resumir de la siguiente manera:

  • Identifica el símbolo de los elementos presentes en el compuesto. Ubica sus números de valencia o número de oxidación.  Por ejemplo para MgSO4, tenemos 3 elementos Mg + S + O.
  • Escribe la fórmula del compuesto elevado con su número de oxidación.  Si tiene más de un número, no lo sabemos con certeza (como el azufre), y es el vamos a calcular. Ejemplo: Mg (+2) S (X) O (-2)4.
  • Multiplica el número de oxidación de cada elemento por la cantidad de cada elemento. Por ejemplo, si es O4, debes multiplicar el número de oxidación del Oxígeno por 4. El resultado sería: 2+X-8
  • Ahora suma el producto que dió como resultado, e iguala a cero. Siguiendo con el ejemplo sería: -6+X = 0; que si despejamos nos revela el número de oxidación del azufre que es X=6.

¿Para qué sirven los números de oxidación?

Además de ayudar a resolver una gran cantidad de fórmulas químicas, el número de oxidación se utiliza generalmente para saber cuántos electrones tiene un átomo. Como en el ejemplo que compartimos, nos ayudó en el proceso para determinar el número de oxidación de otros elementos dentro del compuesto.

Cada vez que se estudia la combinación de diversos elementos, se consideran los números de oxidación como parte importante para evaluar la relación entre dichos elementos, y a su vez lograr una estabilidad química.

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