Il numero di ossidazione

Il numero di ossidazione (indicato con il simbolo N.O.) è un numero convenzionale attribuito agli atomi quando cedono o acquisiscono elettroni. Alcuni elementi ne hanno uno solo mentre altri possono averne diversi a secondo del tipo di specie chimica in cui si trovano, che può essere un composto, una sostanza elementare o qualcosa di diverso. Può avere valore positivo, negativo o essere uguale a zero.

Un atomo può cedere elettroni ad un altro atomo o prenderli da esso, oppure entrambi possono condividere una o più coppie di elettroni. Nel primo caso, si parla di legame ionico mentre nel secondo caso di legame covalente.

Per atomi che hanno pochi elettroni, per assegnargli il numero di ossidazione basta considerare quanti elettroni perde o acquista. Dato che l’ossidazione consiste nella cessione degli elettroni, se un atomo cede uno, due o tre elettroni, il numero di ossidazione sarà +1, +2, +3; se, invece, li acquista viene detto che l’atomo si riduce e il valore sarà -1, -2, -3.

Ad esempio, l’idrogeno nei composti cede sempre il suo elettrone e quindi il suo N.O. sarà uguale a +1. Ma quando si lega ad un metallo, dato che ha esercita maggiore attrazione sugli elettroni ha N.O. = -1.

La stessa cosa per l’ossigeno. Di norma, tende ad acquistare 2 elettroni per completare il suo livello di energia e perciò il suo numero di ossidazione è uguale a -2 ma ci sono delle eccezioni per esempio, quando si lega ad un altro atomo di fluoro che è più elettronegativo ha N.O. = +2. Nei perossidi, composti dove due atomi di ossigeno formano un legame covalente, ciascuno di essi ha N.O. = -1.

I legami covalenti tra atomi uguali non conferiscono ossidazione o riduzione ai due atomi perché hanno la stessa elettronegatività. Pertanto in tutti questi casi N.O. = 0.

In effetti, ci sono alcune regole che permettono di assegnare il numero di ossidazione a ciascun atomo a seconda dei casi:

1. Gli atomi delle sostanze elementari, cioè formate da atomi uguali hanno sempre N.O = 0.
   • Esempi, H₂, O₂, S₈
2. Nel caso di uno ione, il suo numero di ossidazione positivo o negativo a seconda della sua carica elettrica.
3. Nei composti la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi presenti nella formula deve essere uguale a zero. Questo perché il composto è elettricamente neutro.
   • Questo ci permette di ricavare il numero di ossidazione degli atomi che possono averne più di uno. Ad esempio nel metano (CH₄) sappiamo già che ogni atomo di idrogeno ha N.O = +1. Facciamo quindi un’equazione:
     • x + (+1 ∙ 4) = 0;
     • x + 4 = 0; x = -4
   • Un altro esempio è l’ossido di potassio K₂O. Il potassio ha meno elettronegatività e tende sempre a cedere il suo unico elettrone. Quindi il suo numero di ossidazione è uguale a +1.
     • +1 ∙ 2 + x = 0
     • +2 + x = 0
     • x = -2
4. Nel caso di sostanze ioniche, la somma algebrica dei numeri di ossidazione di tutti gli atomi è uguale alla carica elettrica dello ione.
   • Vediamo come esempio lo ione nitrato (NO₃^–). La somma deve dare -1.
     • x + (-2 ∙ 3) = -1;
     • x + (-6) = -1;
     • x = -1 +6 = +5

Le altre due regole riguardano l’ossigeno e l’idrogeno già menzionate sopra.