Numero di ossidazione: esercizi svolti

Il numero di ossidazione di un elemento  indica il numero di elettroni persi, acquistati o messi in compartecipazione quando si forma un legame chimico da parte di un elemento.

Regole e esempi

Vi sono alcune regole per assegnare il numero di ossidazione a un elemento. Il numero di ossidazione

1)      Per un elemento allo stato elementare o combinato con sé stesso vale zero.

Esempio:  Al e Cl₂  hanno n.o. pari a zero

2)      Per uno ione monoatomico è uguale alla sua carica

Esempio: Al³⁺ ha n.o. a +3, Na⁺ ha n.o. pari a +1, F^– ha n.o. pari a -1

3)    Il n.o. dell’idrogeno in un composto è sempre pari a +1 ad eccezione degli idruri dove l’idrogeno ha n.o. -1

Esempio: il n.o. dell’idrogeno in HCl è pari a +1, il n.o. dell’idrogeno in CaH₂ (idruro di calcio) è pari -1

4)      il n.o. dell’ossigeno in un composto è sempre uguale a -2 ad eccezione dei perossidi dove l’ossigeno ha n.o. -1 e nel composto OF₂ dove ha n.o. pari a +2

Esempio: il n.o. dell’ossigeno in BaO è pari a -2, il n.o. dell’ossigeno in H₂O₂ ( perossido di idrogeno) è pari a -1

5)      I metalli del Primo Gruppo nei composti hanno sempre n.o. pari a +1

Esempio: il numero di ossidazione del potassio in KCl è pari a +1, il numero di ossidazione del sodio in Na₂O è pari a +1

6)      La somma algebrica dei numeri di ossidazione in un composto è pari a zero

Esempio: il numero di ossidazione del cloro in NaCl è pari a -1 dal momento che il n.o. del sodio è pari sempre a +1

7)      La somma algebrica dei numeri di ossidazione in uno ione poliatomico è pari alla carica dello ione

Esempio: Il n.o. del carbonio in CO₃^2- è pari a +4: infatti il n.o. dell’ossigeno è -2 (nello ione sono presenti 3 atomi di ossigeno);

numero di ossidazione del carbonio + 3(-2) = -2 (carica dello ione)

da cui n.o. del carbonio – 6 = -2 ovvero n.o. del carbonio = 6-2 = +4

8)      In un composto l’elemento più elettronegativo ha n.o. negativo mentre l’elemento meno elettronegativo ha n.o. positivo

Esercizi

Assegnare il numero di ossidazione a ciascun elemento nei seguenti composti:

HClO, BaSO₄, Ca(NO₃)₂, NaNO₂, K₂Cr₂O₇, SO₄^2-

a) HClO: l’idrogeno ha n.o. +1 mentre l’ossigeno  -2;

detto x il numero di ossidazione del cloro applicando la regola 6) secondo la quale la somma algebrica dei n.o. in un composto è pari a zero si ha

+1 + x -2 = 0 da cui x = +1

b) BaSO₄: il bario è un elemento del secondo gruppo e quindi ha n.o. pari a +2; l’ossigeno  -2 ( ve ne sono 4). Detto x il numero di ossidazione dello zolfo si ha

+2 + x + 4(-2) =0 da cui +2 +x – 8 =0 ovvero x – 6 = 0 quindi x = +6

c) Ca(NO₃)₂: il calcio  è un elemento del secondo gruppo e quindi ha numero di ossidazione pari a +2; l’ossigeno  -2 ( ve ne sono  = 6). Detto x il numero di ossidazione dell’azoto ( tenendo presente che nelle molecola ve ne sono 2 si ha:

+2 + 2x + 6 (-2)= 0 da cui: 2 + 2x -12 = 0 ovvero 2x -10 = 0 quindi x = 10/2 = +5

d) NaNO₂: il sodio è un elemento del primo gruppo e ha n.o. pari a +1; l’ossigeno  -2 ( ve ne sono 2). Detto x il numero di ossidazione dell’azoto si ha:

+1 +x + 2(-2)=0 da cui 1 + x -4 = 0 ovvero x-3 = 0 quindi x = +3

e) K₂Cr₂O₇: il potassio è un elemento del primo gruppo ed ha sempre n.o. +1 ( ve ne sono 2) , l’ossigeno -2 ( ve ne sono 7). Detto x il numero di ossidazione del cromo ( ve ne sono 2) si ha

2 ( +1) + 2x + 7 (-2) = 0 da cui: 2 + 2x -14 = 0 ovvero 2x – 12 = 0 da cui x = +6

f) SO₄^2- è uno ione poliatomico per cui va applicata la regola (7  :  tenendo conto che l’ossigeno ha n.o. pari a -2 ( ve ne sono 4). Detto x il numero di ossidazione dello zolfo si ha

x + 4(-2) = -2 da cui x -8 = -2 ovvero x = +6

Un caso particolare per gli amanti della chimica:

Attribuire il n.o. dello zolfo nello ione poliatomico tetrationato S₄O₆^2-

Applicando la regola (7 e tenendo conto che l’ossigeno ha numero di ossidazione pari a -2 ( ve ne sono 6). Detto x il numero di ossidazione dello zolfo ( ve ne sono 4 ) si ha

4x + 6 (-2) = -2 da cui 4x -12 = -2 ovvero 4x = 10 da cui x = 10/4 = 5.2 ovvero 2.5. In generale i numeri di ossidazione degli elementi sono numeri interi per cui ciò può apparire strano; la struttura del tetrationato è quella che si può vedere in figura:

in cui due atomi di zolfo, essendo legati reciprocamente hanno entrambi numero di ossidazione pari a zero. I rimanenti due atomi di zolfo hanno entrambi numero di ossidazione +5