Tabla periódica con números de oxidación

Estados de oxidación y cargas de los iones

Las cargas de los iones describen iones reales, como el Na⁺ de la sal de mesa. Los estados de oxidación son una herramienta de contabilidad que funciona para todos los compuestos, incluidos los covalentes en los que no existen iones. En el dióxido de carbono, CO₂, al carbono se le asigna +4 y a cada oxígeno −2, aunque no exista ningún ion C⁴⁺. Los estados de oxidación permiten seguir los electrones en las reacciones redox: un átomo cuyo estado de oxidación aumenta se oxida, y uno cuyo estado de oxidación disminuye se reduce.

Reglas para asignar estados de oxidación

Un elemento solo, como O₂ o Fe, es 0. Un ion simple tiene un estado de oxidación igual a su carga. El flúor es siempre −1 en los compuestos. El oxígeno suele ser −2, pero −1 en los peróxidos como el H₂O₂. El hidrógeno suele ser +1, pero −1 en los hidruros metálicos como el NaH. Los metales del grupo 1 son +1 y los del grupo 2 son +2. Los estados de oxidación de un compuesto neutro suman 0, y en un ion poliatómico suman la carga del ion.

La tabla muestra solo los estados de oxidación más comunes. El oxígeno figura solo como −2, y los gases nobles como 0, aunque el xenón alcanza +2, +4 y +6 en sus fluoruros. Para los elementos superpesados del meitnerio en adelante no se conoce ningún valor, así que sus casillas muestran un guion.

Patrones a lo largo de la tabla

En los elementos de los grupos principales, el estado de oxidación positivo más alto suele ser igual al número de electrones de valencia, y el más negativo es ese número menos 8. El nitrógeno, con 5 electrones de valencia, va de +5 a −3, y el cloro, con 7, figura de +7 hasta −1. Los metales de la izquierda muestran solo valores positivos: +1 para el grupo 1 y +2 para el grupo 2.

Los metales de transición pueden usar electrones d además de sus electrones s externos, por lo que muchos tienen varios estados de oxidación. El manganeso figura con +2, +3, +4 y +7, y el cromo con +2, +3 y +6. Su capacidad de pasar de un estado de oxidación a otro es una de las razones por las que son buenos catalizadores.

Ejemplo resuelto: el manganeso en KMnO₄

El permanganato de potasio, KMnO₄, es neutro, así que sus estados de oxidación deben sumar 0. El potasio es un metal del grupo 1, por lo que es +1, y los cuatro átomos de oxígeno son −2 cada uno, lo que da −8. Queda +1 + Mn − 8 = 0, así que el manganeso es +7, el valor más alto que figura para él. El mismo método sirve para el ácido sulfúrico, H₂SO₄: 2 × (+1) + S + 4 × (−2) = 0, así que el azufre es +6.