Il numero di ossidazione di un elemento indica la carica ipotetica di un atomo in un composto. È ipotetico perché, nel contesto di un composto, gli elementi potrebbero non essere necessariamente ionici. Quando il numero di elettroni associati a un atomo cambia, cambia anche il suo numero di ossidazione. Quando un elemento perde un elettrone, il suo numero di ossidazione aumenta.
Regole di ossidazione
Quando un elemento perde un elettrone, il suo numero di ossidazione diventa sempre più positivo. L'esatta configurazione dei numeri di ossidazione in un composto è specificata da una serie di regole del numero di ossidazione. Queste regole descrivono la distribuzione dei numeri di ossidazione all'interno di un composto e delineano i tipici numeri di ossidazione per alcuni elementi. Se acquisisci familiarità con queste regole, potresti essere in grado di capire e prevedere quale reagente si ossiderà.
Numeri di ossidazione multipli
Alcuni elementi hanno molti possibili numeri di ossidazione. Se sai quali sono questi elementi, puoi prevedere cosa accadrà ai loro numeri di ossidazione in una reazione. Ad esempio, il ferro può avere numeri di ossidazione compresi tra -2 e +6. I numeri di ossidazione più comuni per il ferro sono +2 e +3. Per distinguere quale di questi è presente in un composto, gli scienziati scrivono lo stato di ossidazione in numeri romani nel nome del composto. Nella reazione, se il ferro perde elettroni, il suo stato di ossidazione cambierà. Questo è il caso in cui il ferro arrugginisce. Il ferro solido viene ossidato a ferro (II) dagli atomi di ossigeno. Quindi, gli atomi di ferro (II) perdono elettroni quando reagiscono con ioni idrogeno e ossigeno. Questa reazione forma ioni ferro (III), che possono continuare a formare idrossido di ferro (III) e ossido di ferro (III).
Agenti ossidanti
Quando un composto perde elettroni, qualcosa deve costringerlo a farlo. Questo è chiamato l'agente ossidante. Ad esempio, quando il ferro arrugginisce, l'ossigeno è un agente ossidante. L'ossigeno riceve gli elettroni che il ferro perde. Gli elettroni che si perdono in una reazione devono essere acquisiti da qualche altra parte per bilanciare il potenziale elettrico. A sua volta, cambia anche il numero di ossidazione dell'ossigeno.
Ossidazione e riduzione
Le reazioni in cui un elemento viene ossidato tipicamente implicavano una corrispondente riduzione in un altro elemento. La riduzione avviene quando un elemento acquista elettroni; in questo caso il suo numero di ossidazione si abbassa. Ad esempio, quando il ferro arrugginisce, l'ossigeno può comportarsi come un agente ossidante. Quando l'ossigeno guadagna elettroni, passa da un numero di ossidazione pari a zero a un numero di ossidazione pari a negativo due.