Stato di ossidazione

In chimica, lo stato di ossidazione (o numero di ossidazione) di un elemento chimico in un composto è definito come il numero di elettroni ceduti o acquisiti virtualmente durante la formazione di un composto. Quando due atomi vengono uniti da un legame, gli elettroni si considerano virtualmente acquisiti da quello a maggiore elettronegatività.

La somma algebrica dei numeri di ossidazione è 0 per una molecola neutra o coincide con la carica complessiva totale nel caso di uno ione.

Conoscere i numeri di ossidazione degli elementi dei composti coinvolti in una reazione consente di distinguere le reazioni di ossidoriduzione (redox) dalle normali reazioni di scambio: nelle prime i numeri di ossidazione degli elementi cambiano, nelle seconde no.

Le reazioni di ossidoriduzione (dette anche redox) implicano un trasferimento di elettroni tra i reagenti. Tale trasferimento può essere sfruttato per produrre una corrente elettrica continua, come nel caso della pila.

Prendendo l'esempio dell'acido solforico (H₂SO₄), sapendo che l'ossigeno è più elettronegativo dello zolfo e dell'idrogeno, si ha che i numeri di ossidazione degli elementi che lo costituiscono sono

  O-H
  |             idrogeno: +1       x 2 atomi: +2
O=S=O           zolfo: +6          x 1 atomo: +6   
  |             ossigeno: -2       x 4 atomi: -8
  O-H                                      

Dall'applicazione della definizione, consegue che la somma dei numeri di ossidazione degli elementi di una molecola neutra è zero. Nel caso di uno ione, occorre tenere conto che la somma dei numeri di ossidazione dei suoi elementi deve essere uguale alla carica dello ione medesimo.

Regole empiriche per determinare il numero di ossidazione

• per gli atomi di una qualsiasi specie chimica allo stato elementare il numero di ossidazione è 0
• per gli elementi del gruppo I (metalli alcalini) nei composti il numero di ossidazione è +1
• per gli elementi del gruppo II (metalli alcalino terrosi), lo zinco (Zn) e il cadmio (Cd) nei composti, il numero di ossidazione è +2
• nei suoi composti, l'idrogeno ha numero di ossidazione +1, negli idruri dei metalli ha numero di ossidazione -1
• nei suoi composti, l'ossigeno ha numero di ossidazione -2, (poche eccezioni: -1 nei perossidi, -1/2 nei superossidi, nel difluoruro d'ossigeno OF₂ è +2)
• il fluoro (F) ha sempre numero di ossidazione -1. Il cloro (Cl), il bromo (Br) e lo iodio (I) hanno numero di ossidazione -1, tranne che nei composti in cui sono legati a fluoro o ossigeno, nei quali assumono numeri di ossidazione positivi +1, +3, +5, +7
• per qualsiasi elemento allo stato di ione monoatomico il numero di ossidazione è uguale alla carica dello ione
• la somma dei numeri di ossidazione degli elementi presenti in una molecola neutra è uguale a zero; in uno ione poliatomico la somma dei numeri di ossidazione coincide con la carica dello ione.

Bibliografia

• Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29^a ed., Dante Alighieri, 1987.
• Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10^a ed., CEA, 1996, pp. 98-102. ISBN 88-408-0998-8

Voci correlate

• Lista degli stati di ossidazione degli elementi chimici
• Legame chimico
• Legame covalente
• Legame ionico
• Ossidoriduzione
• Valenza

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