Número de Oxidación


Número de oxidación frente a valencia.
Para poder formular y nombrar un compuesto se ha utilizado históricamente el concepto de valencia. La valencia química se puede definir como la capacidad que tiene un elemento de combinarse con otros. Se toma como referencia el hidrógeno, al que se le da arbitrariamente el valor uno (I).
En los compuestos iónicos, la valencia coincide con la carga iónica. Por ejemplo, en el fluoruro de cesio, CsF, tanto el ión cesio, Cs+, como el ión fluoruro, F-, tienen valencia (I) cada uno.
En los compuestos covalentes, la valencia coincide con los electrones que pueden compartir (covalencia). Así, por ejemplo:
- HCl: el cloro tiene aquí valencia (I), pues se combina con un átomo de hidrógeno.
- CH4: el carbono tiene valencia (IV), pues se une a 4 átomos de hidrógeno.
- CCl4: el carbono tiene valencia (IV) y el cloro (I), ya que cada átomo de cloro sustituye a un átomo de hidrógeno.

Actualmente, el concepto de valencia ha sido sustituido por el de número de oxidación, al tener un carácter más general.
El número de oxidación (n.o.) de un átomo en un compuesto es el número teórico (formal) que se obtiene aplicando unas reglas sencillas y que nos informan sobre la carga que presentaría dicho átomo, si los pares electrónicos que forman los enlaces se asignaran a los átomos más electronegativos. Así, con los ejemplos anteriores:
- HCl: el cloro tiene aquí n.o. -1 y el hidrógeno +1.
- CH4: el carbono tiene n.o. -4 y el hidrógeno +1.
- CCl4: el carbono tiene n.o. +4 y el cloro -1.

Conviene insistir en que el número de oxidación no representa la carga real eléctrica de un átomo en un compuesto. Así, tanto en el NO como en CaO, el n.o. del oxígeno es -2. Sin embargo, al ser el primero un compuesto covalente, no existe una carga real -2 en el O (y +2 en el N), pero se le asigna ese n.o. negativo pues el O es más electronegativo que el N. En el CaO, al tratarse de un compuesto iónico, se es más preciso indicar que la carga real del oxígeno es -2.

Las reglas básicas para obtener el número de oxidación (n.o.) son:
  • El número de oxidación de todos los elementos químicos en su estado libre es cero, en cualquiera de las formas en que se presenten en la Naturaleza.
  • El n.o. del F en sus compuestos es siempre -1
  • El n.o. del hidrógeno es +1, excepto en los hidruros metálicos que es -1.
  • El n.o. del O en sus compuestos es siempre -2, excepto frente al F (que es +2), los peróxidos (O2-2, con n.o. -1) y los hiperóxidos (O-2, con n.o. -0,5).
  • El n.o. de los metales es positivo.
  • El n.o. de un ión monoatómico es igual a la carga iónica.
  • La suma algebraica de los n.o. de los átomos de una molécula es cero.
  • La suma algebraica de los n.o. de los átomos de un ion poliatómico es igual a la carga iónica. 
En la siguiente tabla se indican los n.o. más comunes de algunos elementos:
  
  
(1) El H actúa siempre con n.o. +1, excepto en los hidruros metálicos, que actúa con -1.
(2) El O actúa siempre con n.o. -2, excepto frente al F, que lo hace con +2, en los peróxidos, con -1 y en los hiperóxidos, con n.o. -0,5.
(3) El n.o. +2 muy poco frecuente.
(4) El N forma ácidos solamente con los n.o. +1, +3 y +5.
(5) Cuando actúa con n.o. +1, forma el catión Hg22+, que no se puede simplificar.
(6) El Cr con n.o. +6, el Mn con +6 y +7 y el V con +5 forman oxoácidos, como los no metales.