Tabela periódica com números de oxidação

Estados de oxidação e cargas de íons

As cargas de íons descrevem íons reais, como o Na⁺ no sal de cozinha. Os estados de oxidação são uma ferramenta de contabilidade que funciona para todos os compostos, inclusive os covalentes, em que não existem íons. No dióxido de carbono, CO₂, atribui-se +4 ao carbono e −2 a cada oxigênio, embora não exista um íon C⁴⁺. Os estados de oxidação permitem acompanhar os elétrons em reações redox: um átomo cujo estado de oxidação aumenta é oxidado, e um cujo estado de oxidação diminui é reduzido.

Regras para atribuir estados de oxidação

Um elemento isolado, como O₂ ou Fe, é 0. Um íon simples tem estado de oxidação igual à sua carga. O flúor é sempre −1 nos compostos. O oxigênio costuma ser −2, mas é −1 em peróxidos como o H₂O₂. O hidrogênio costuma ser +1, mas é −1 em hidretos metálicos como o NaH. Os metais do grupo 1 são +1 e os do grupo 2 são +2. Os estados de oxidação em um composto neutro somam 0, e em um íon poliatômico somam a carga do íon.

A tabela mostra apenas os estados de oxidação mais comuns. O oxigênio aparece apenas como −2, e os gases nobres como 0, embora o xenônio chegue a +2, +4 e +6 em seus fluoretos. Para os elementos superpesados a partir do meitnério não se conhecem valores, então suas células mostram um traço.

Padrões ao longo da tabela

Para os elementos representativos, o maior estado de oxidação positivo geralmente é igual ao número de elétrons de valência, e o mais negativo é esse número menos 8. O nitrogênio, com 5 elétrons de valência, vai de +5 a −3, e o cloro, com 7, aparece de +7 a −1. Os metais à esquerda mostram apenas valores positivos: +1 para o grupo 1 e +2 para o grupo 2.

Os metais de transição podem usar elétrons d além de seus elétrons s externos, então muitos têm vários estados de oxidação. O manganês aparece com +2, +3, +4 e +7, e o cromo com +2, +3 e +6. Sua capacidade de alternar entre estados de oxidação é um dos motivos de serem bons catalisadores.

Exemplo resolvido: manganês no KMnO₄

O permanganato de potássio, KMnO₄, é neutro, então seus estados de oxidação devem somar 0. O potássio é um metal do grupo 1, então é +1, e os quatro átomos de oxigênio são −2 cada, dando −8. Sobra +1 + Mn − 8 = 0, então o manganês é +7, o maior valor listado para ele. O mesmo método funciona para o ácido sulfúrico, H₂SO₄: 2 × (+1) + S + 4 × (−2) = 0, então o enxofre é +6.