1
NÚMEROS DE OXIDACIÓN Y REACCIONES REDOX
Todo proceso de oxidación estará acompañado, indefectiblemente, por un proceso de
reducción. Ambos se engloban dentro de las reacciones que se denominan de óxido-reducción
(redox).
El siguiente proceso también constituye una reacción redox:
CH
4
+ 2 O
2
→
CO
2
+ 2 H
2
O
Aquí no es tan sencillo establecer quién ha ganado y quién ha perdido electrones. Para
resolver este tipo de cuestiones es necesario introducir el concepto de número de oxidación
que se define como: la carga asignada al átomo del elemento en cuestión, en un compuesto
determinado, considerando que todas las uniones en dicho compuesto fuesen iónicas.
Los átomos de los distintos elementos se combinan entre sí para formar las
diferentes sustancias. En éstas, los átomos ganan, ceden o comparten electrones; dicha
cantidad de electrones utilizados en las uniones indica la valencia que cada átomo posee en
esa sustancia. Pero actualmente en lugar de utilizar el concepto de valencia se emplea el
concepto de número de oxidación de un elemento en una especie química. Para determinar el
número de oxidación se siguen estas reglas:
❖ Los electrones compartidos por átomos de idéntica electronegatividad se distribuyen en
forma equitativa entre ellos.
❖ Los electrones compartidos por átomos de diferente electronegatividad se le asignan al
más electronegativo, quedando con carga negativa
Luego de esta distribución se compara el número de electrones con que ha quedado cada
átomo con el número que posee el átomo neutro, y ése es el número de oxidación. Éste se
escribe, en general, en la parte superior del símbolo atómico y lleva el signo escrito.
Por ejemplo: Vamos a determinar el número de oxidación del Cl en Cl
2
y en HCl.
2
De las dos reglas anteriores surge una serie de reglas prácticas que permiten asignar
números de oxidación sin necesidad de representar las estructuras de Lewis, las cuales a
veces pueden ser complejas o desconocidas.
Dichas reglas son:
1) Sustancias simples:
- El número de oxidación de cualquier elemento en su sustancia simple es cero.
Ejemplo: Fe
0
; O
2
0
; O
3
0
2) Hidrógeno:
- El número de oxidación del hidrógeno cuando se combina con no metales es (+1).
- En su combinación con metales exclusivamente es (–1).
Ejemplos: H I (H:+1, I:-1); H
2
CO
3
(H:+1, C:+4, O:-2); Na H (Na:+1, H:-1)
3) Oxígeno:
- El número de oxidación combinado con otros elementos es (–2)
- Hay algunas excepciones, nosotros sólo veremos los peróxidos donde actúa con (–1).
4) Flúor:
- El número de oxidación del flúor es (–1)
5) Todos los metales combinados con otros elementos poseen número de oxidación
positivo.
Por ejemplo: metales alcalinos (grupo 1) su número de oxidación es +1 y metales
alcalinotérreos (grupo 2) su número de oxidación es +2 cuando se combinan con otros
elementos.
Ejemplos: Na
+1
; Ca
+2
6) Compuestos neutros:
En todo compuesto neutro, la suma algebraica de los números de oxidación de cada
elemento multiplicada por su respectivo subíndice (o sea la cantidad de átomos de ese
elemento) es igual a 0.
Compuesto
Nº de oxidación
Sumatoria
HIO
4
H:+1, I:+7, O:-2
1 + 7 + 4.(-2) = 0
NaCl
Na:+1 , Cl:-1
1 + (-1) = 0
Al
2
(SO
3
)
3
Al:+3, S:+4, O:-2
2.3 + 3.4 + 9.(-2) = 0
Los dos electrones del enlace se reparten uno para cada átomo, ya que por
tratarse de átomos del mismo elemento, obviamente tendrán igual valor de
electronegatividad. Cada átomo de Cl queda ahora con 7 electrones de
valencia, que son los mismos que tiene el átomo neutro, lo que determina que
su número de oxidación sea 0.
Los dos electrones de enlace se le asignan al Cl por ser el átomo de mayor
electronegatividad, quedando así, con 8 electrones de valencia, uno más que
los del átomo neutro, por lo que su número de oxidación es –1. El H ha quedado
sin su único electrón, y su número de oxidación es +1
3
7) Iones poliatómicos:
- En los iones poliatómicos, la suma algebraica de los números de oxidación de cada
elemento multiplicada por su respectivo subíndice, coincide en signo y número con la carga del
ión.
(PO
4
)
-3
P:+5, O:-2
5 + 4*(-2) = -3
8) Iones monoatómicos:
- En los iones monoatómicos, el número de oxidación coincide en signo y número con la
carga del ión. Ejemplos: Ba
+2
, Br
-1
, S
-2
NOTA: los no metales combinados exclusivamente con metales utilizan su menor valencia
con signo negativo)
Ejemplo:
NiCl
3
el Cloro usa (-1) o sea su menor número de oxidación y el Niquel usa (+3)
Apliquemos lo aprendido
1) Calcule el número de oxidación de cada átomo en las siguientes sustancias o especies:
a) O
2
b) Fe
c) NaCl
d) H
2
O
e) N
2
O
3
f) Ni(OH)
3
g) H
3
P O
4
h) Ba(lO
3
)
2
i) (BrO
4
)
– 1
j) Fe
2
(SO
3
)
3
k) Au(NO
2
)
3
l) (SO
3
)
-2
2) En una ecuación química donde se escriben los reactivos (sustancias a combinar)
flecha los productos (sustancias obtenidas en la reacción). Entre los reactivos y/o productos
se escribe el signo (+);
4
A + B AB
reactivos
productos(=)
dirección de la reacción
se puede identificar el número de oxidación de cada átomo en cada uno de los compuestos
(por supuesto no se debe tener en cuenta el número de moles o moléculas que precede a cada
compuesto):
Se redujo
Nº de
oxidación
0
0
+1 (-2)
Reacción
4 Na
+
O
2
→
2 Na
2
O
Se oxidó
Se oxidó
(+1) (-1) (+2) (-1)
Zn
0
+ 2 H Cl
→
Zn Cl
2
+ H
2
0
Se redujo
Ejercitación:
1. Calcule el número de oxidación de cada átomo en los distintos compuestos o especies:
a) Cl
2
b) Li
c) O
2
d) NH
3
e) P
2
O
5
f) Au (OH)
g) Au (OH)
3
h) CuNO
3
i) H
2
S O
4
j) (Cr
2
O
7
)
-2
k) Mg
3
(P O
4
)
2
l) (MnO
4
)
-1
2. Decida si las siguientes ecuaciones representan reacciones redox o no, justifique con los
cálculos correspondientes e indique el agente oxidante y reductor en cada redox:
a) 2 Br
2
+ 5 O
2
→
2 Br
2
O
5
b) 2 N
2
+ 3 H
2
→
2 N H
3
c) 2 K (OH) + H
2
S O
3
→
K
2
S O
3
+ 2 H
2
O
5
d) Zn
3
(PO
4
)
2
+ Au
2
S
3
→
2 Au PO
4
+ 3 Zn S
e) 4 HNO
3
+ Cu
→
Cu(NO
3
)
2
+ 2 HNO
2
+ 2 H
2
O
Cuadro de Compuestos Inorgánicos
6
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS
Los compuestos inorgánicos se pueden clasificar según distintos criterios:
a) por la cantidad de átomos en su fórmula mínima. Por ejemplo: monoatómicos, diatómicos,
triatómicos, etc.
b) por la variedad de elementos que lo componen. Por ejemplo: binarios, ternarios, etc.
c) por familias de compuestos relacionados por tener comportamientos químicos similares
(la misma “función” química). Por ejemplo, óxidos básicos, ácidos, sales
En las sustancias simples o compuestas la atomicidad: indica la cantidad de átomos de
cada elemento presentes en la molécula. Se indica con un subíndice a la derecha del símbolo,
cuando el subíndice es 1 no se escribe. Ejemplos:
a) S
8
, significa que la molécula de azufre posee ocho átomos de azufre (octoatómica)
b) CO
2
, significa que la molécula tiene dos átomos de oxígeno y uno de carbono.
c) Al
2
(SO
4
)
3
, significa que la molécula tiene dos átomos de aluminio, tres átomos de azufre y
doce átomos de oxígeno
La nomenclatura es un conjunto de reglas que se diseñan con la finalidad de asignar -
de forma sistemática y ordenada- nombres a objetos relacionados. En este caso, se trata de
asignar nombres a las sustancias química inorgánicas, de modo que la asociación entre el
nombre y el producto nombrado sea lo más sencilla posible, operando de modo que el nombre
de cada sustancia evoque fácilmente algunas de las propiedades importantes de los elementos
que la constituyen. La institución encargada de establecer las reglas para nombrar las
sustancias químicas es la IUPAC (sigla en inglés de la Unión Internacional de Química Pura y
Aplicada).
Es probable que el aprendizaje de estas reglas resulte algo difícil, si llegara a ser así,
piense que sería mucho peor que cada uno de los casi veinte millones de sustancias conocidas
tuviera un nombre propio, como se intentó al comienzo, cuando los alquimistas conocían pocas
sustancias. De todos modos, aún persisten varios “nombres propios” para un puñado de
sustancias como por ejemplo el agua (H
2
O) y el amoníaco (NH
3
)
Existen diferentes formas de nombrar los compuestos (nomenclaturas):
a) la nomenclatura tradicional o clásica (NT)
b) la nomenclatura por atomicidad
c) la nomenclatura moderna por numerales de Stock (NS) Esta brinda en los nombres
información acerca de cuáles son los elementos combinados y con qué número de
oxidación están actuando.
7
COMPUESTOS BINARIOS: formados por dos elementos diferentes
3. Compuestos Binarios
2 (+3) + 3 (-2) = 0
Fe
2
O
3
1) ÓXIDOS:
• Fórmula general: X
2
O
n
, siendo n la valencia del elemento X.
• Clasificación de óxidos :
a) óxidos básicos si el elemento X es un metal
b) óxidos ácidos si el elemento X es un no metal
• Nomenclatura para Óxidos
Posee un solo número de oxidación:
(NS) “óxido de elemento”
(NT) óxido ………ico (si es metal) o anhídrido ………ico (si es no metal)
Ejemplo: K
2
O óxido de potasio CO
2
óxido de carbono (IV)
óxido potásico anhídrido carbónico
Posee más de un solo número de oxidación:
(NS) óxido de elemento (número de oxidación de X en números romanos)
a) Si el elemento X posee dos números de oxidación:
(NT) Óxido metaloso (si es metal y usa el menor número de oxidación)
Óxido metélico (si es metal usa el mayor número de oxidación)
(NT) anhídrido ………oso (si es no metal y usa el menor número de oxidación)
Anhídrido ……..ico (si es no metal usa el mayor número de oxidación)
Forma práctica de formular compuestos binarios:
Se escriben los símbolos de los elementos y como subíndices se
intercambian sus valencias. De ser posible se debe simplificar. El
orden de los elementos tiene en cuenta su electronegatividad, primero
se coloca el menos electronegativo
Ejemplos: valencia del oxígeno: 2, del aluminio: 3 Al
2
O
3
Valencia del azufre: 6, del oxígeno 2
S
2
O
63
SO
3
8
b) Si el elemento X posee cuatro números de oxidación, es no metal:
(NT) anhídrido hipo……..oso (si usa el menor número de oxidación)
anhídrido ……….oso (si usa el número de oxidación que le sigue)
anhídrido ……….ico (si usa el menor número de oxidación de los mayores)
anhídrido per…….ico (si usa el mayor número de oxidación)
Ejemplo:
N
2
O
3
Óxido de nitrógeno (III)
Anhídrido nitroso
NiO
Óxido de niquel (II)
Óxido niqueloso
PbO
2
Óxido de plomo (IV)
Óxido plúmbico
Cl
2
O
Óxido de cloro (I)
Anhídrido hipocloroso
Cl
2
O
7
Óxido de cloro (VII)
Anhídrido perclorico
2) HIDRUROS:
2 a) Hidruros metálicos
• Fórmula general: MeH
n
siendo n la valencia del metal
• Nomenclatura:
a) Con un único número de oxidación: (NS) “Hidruro de metal”
Ejemplo: KH hidruro de potasio
b) con más de un número de oxidación:
(NS) Hidruro de metal (número de oxidación del metal en números romanos)
(NT) Hidruro ……oso (menor número de oxidación)
Hidruro …….ico (mayor número de oxidación)
Ejemplo:
FeH
2
Hidruro de hierro (II)
Hidruro ferroso
FeH
3
Hidruro de hierro (III)
Hidruro férrico
2 b) Hidruros no metálicos
2.b.1) Hidrácidos
En estos compuestos el hidrógeno está unido a elementos de los grupos 16 y 17, con sus
menores número de oxidación, (-2) y (-1) respectivamente
• Fórmula general: H
n
X siendo n la menor valencia del no metal
• Nomenclatura:
(NS) “No metaluro de hidrógeno”
9
Estos compuestos disueltos en agua tienen características ácidas por ello se los nombra
según la nomenclatura tradicional (NT) como: ácido no metalhidrico
Ejemplo:
HCl
cloruro de hidrógeno
ácido clorhídrico
H
2
S
sulfuro de hidrógeno
ácido sulfhídrico
2.b.2) Hidruros no metálicos
• Fórmula general: XH
n
siendo n la menor valencia del no metal
Nomenclatura
Fórmula
Nombre
Hay no metales como el nitrógeno, fósforo, arsénico
antimonio, carbono, silicio y boro que forman
hidruros con el hidrógeno y que reciben nombres
especiales.
Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y el boro
funcionan con número de oxidación (-3) mientras
que el carbono y el silicio lo hacen con valencia (-4).
H
2
O
Agua
NH
3
Amoníaco
PH
3
Fosfina
AsH
3
Arsina
CH
4
Metano
SiH
4
Silano
BH
3
Borano
SbH
3
Estibina
3) SALES NO OXIGENADAS NEUTRAS:
• Fórmula general: Me
n
noMe
y
El anión no metálico presenta siempre su menor número de oxidación
• Nomenclatura:
a) catión con un único número de oxidación:
(NS) “No metaluro de metal”
(NT) “No metaluro metalico
b) catión con más de un número de oxidación
(NS) No metaluro de metal (número de oxidación del metal en números
romanos)
(NT) No metaluro metaloso (si el metal usa el menor número de oxidación)
No metaluro metalico (si el metal usa el mayor número de oxidación)
Ejemplos:
Na
2
S
Sulfuro de sodio
Sulfuro sódico
NiCl
3
Cloruro de niquel (III)
Cloruro niquélico
10
COMPUESTOS TERNARIOS
1) HIDRÓXIDOS
• Fórmula general: Me(OH)
n
siendo n la valencia del metal.
• Nomenclatura:
a) Si el metal posee un solo número de oxidación:
(NS) Hidróxido de metal
(NT) Hidróxido metálico
Ejemplo: Hidróxido de cinc Zn(OH)
2
b) Si el metal posee más de un número de oxidación:
(NS) Hidróxido de metal (número de oxidación en números romanos)
(NT) Hidróxido metaloso (si el metal usa el menor número de oxidación)
Hidróxido metalico (si el metal usa el mayor número de oxidación)
Ejemplos:
Ni(OH)
2
Hidróxido de niquel (II)
Hidróxido niqueloso
Na(OH)
Hidróxido de sodio
Hidróxido sódico
• Caso especial:
Existe un hidróxido formado por un no metal, el hidróxido de amonio NH
4
(OH). Este
se obtiene a partir del amoniaco (NH
3
) que es el único hidruro no metálico que en agua
produce un hidróxido
NH
3
+ H
2
O
→
NH
4
(OH)
2) OXOÁCIDOS
• Fórmula general
H
x
no Me O
y
Ejemplo:
1) El azufre presenta dos números de oxidación positivos (+4,+6); si por ejemplo emplea +6,
x=2 porque el nº de ox del no metal es par además
4
2
62
=
+
=y
entonces la fórmula del
oxoácido será H
2
SO
4
2) El yodo presenta cuatro números de oxidación (+1,+3,+5;+7) si en este caso emplea +3:
x=1 porque el nº de ox del no metal es impar además
2
2
31
=
+
=y
entonces la fórmula del
oxoácido será HIO
2
La atomicidad del no Me es 1 y no se escribe.
La atomicidad del H es: 1 si el n
0
de ox. del no Me es impar
o 2 si el n
0
de ox. del no Me es par
y se obtiene:
2
º xoxnometaln
y
+
=
11
Si la atomicidad del H es mayor NO se cumple esta regla
• Nomenclatura:
(NS) “No metalato (número de oxidación en números romanos) de hidrógeno”
a) Si el no metal posee un solo número de oxidación (NT) ácido ........ico
b) Si el no metal posee dos números de oxidación
(NT) Ácido ………oso (si usa el menor número de oxidación)
Ácido ………ico (si usa el mayor número de oxidación)
c) Si el elemento X posee cuatro números de oxidación, es no metal:
(NT) Ácido hipo……..oso (si usa el menor número de oxidación)
Ácido ……….oso (si usa el número de oxidación que le sigue)
Ácido ……….ico (si usa el menor número de oxidación de los mayores)
Ácido per…….ico (si usa el mayor número de oxidación)
H
2
CO
3
Carbonato (IV) de hidrógeno
Ácido carbónico
HNO
3
nitrato (v) de hidrógeno
ácido nítrico
H
2
SO
4
sulfato (VI) de hidrógeno
ácido sulfúrico
HClO
4
Clorato (VII) de hidrogeno
Ácido perclórico
• Casos especiales:
Para los elementos fósforo, arsénico y boro se suelen emplear los prefijos meta, piro y
orto de acuerdo a los diferentes grados de hidratación de los ácidos:
Fórmula
NM
Obtención
HPO
3
Metafosfato (V) de hidrógeno
P
2
O
5
+ H
2
O 2 HPO
3
H
4
P
2
O
7
Pirofosfato (V) de hidrógeno
P
2
O
5
+ 2 H
2
O H
4
P
2
O
7
H
3
PO
4
Ortofosfato (V) de hidrógeno
P
2
O
5
+ 3 H
2
O 2 H
3
PO
4
3. OXOSALES neutras
• Fórmula general Me
x
(noMe O
y
)
n
• Nomenclatura
(NS)
No metalato (número de oxidación del no metal en números romanos) de metal
(número de oxidación del metal em números romanos)
a) Si el metal y no metal poseen un solo número de oxidación
(NT) No metalato metálico
12
b) Si el metal posee dos números de oxidación el metal terminará en oso si usa el
menor número de oxidación o ico si usa el mayor número de oxidación
Si el no metal posee dos número de oxidación
terminará en ito si usa el menor o en ato si usa el mayor y
si posee cuatro números
terminará en hipo…..ito si usa el menor
………..ito si usa el número que le sigue
…………ato si usa el menor de los mayores números de oxidación
Per ……ato si usa el mayor
Na
2
CO
3
Carbonato (IV) de sodio
Carbonato sódico
Ba(NO
3
)
2
Nitrato (V) de bario(II)
Nitrato de bario
Pb(ClO
4
)
2
Clorato (VII) de plomo (II)
Perclorato plumboso
Ni
2
(SO
4
)
3
Sulfato (VI) de niquel (III)
Sulfato niquélico
3. SALES DE HIDRÁCIDOS ÁCIDAS
•
Fórmula general: Me
x
(H no Me)
y
a) Metal con un único número de oxidación
NT
NS
No metaluro ácido de metal
Hidrógeno no metaluro de
metal
Ejemplo: NaHS
Sulfuro ácido de sodio
Hidrógeno sulfuro de sodio
b) Metal con más de un número de oxidación
NT
NS
Número de oxidación más bajo
del metal
No metaluro ácido metaloso
Hidrógeno no metaluro de
metal (número de oxidación en
números romanos del metal)
Ejemplo: Cu H S
Sulfuro ácido cuproso
Hidrógeno sulfuro de cobre (I)
Número de oxidación más alto
No metaluro ácido metálico
Ejemplo: Cu(HS)
2
Sulfuro ácido cúprico
Hidrógeno sulfuro de cobre
(II)
13
COMPUESTOS CUATERNARIOS
1) OXOSALES ÁCIDAS
•
Fórmula general: Me
x
(H no Me O
y
)
z
a) Metal y no metal con un solo número de oxidación
NT
NS
No metalato ácido de metal
Hidrógeno no metalato (número de
oxidación del no metal) de metal
(número de oxidación del metal)
Ejemplo: NaHCO
3
Carbonato ácido de sodio
Bicarbonato de sodio
Hidrógeno carbonato (IV) de sodio (I)
b) Metal o no metal con más de un número de oxidación
NT
NM
No metalito/ato ácido de metaloso/ico
Hidrógeno no metalato (número de
oxidación del no metal) de metal (número de
oxidación del metal)
Ca(HSO
3
)
2
Sulfito ácido de calcio
Hidrógeno sulfato (IV) de calcio(II)
Fe(HSO
3
)
3
Sulfito ácido férrico
Hidrógeno sulfato (VI) de hierro (III)
2) SALES BÁSICAS poseen en su fórmula uno o más grupos oxhidrilo (OH)
-1
Solo veremos la nomenclatura tradicional (NT) que es idéntica a la de sales
ácidas pero cambiando la palabra ácida por básica
Ejemplo: Mg(OH) Cl cloruro básico de magnesio
Al(OH)(CO
3
) carbonato básico de aluminio
Soluciones.ppt
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.
Descargar
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.