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La tabla periódica de números de oxidación es una versión de la tabla periódica de los elementos que, además del símbolo químico, número atómico y masa atómica, presenta también los números de oxidación comunes y teóricos de cada elemento químico. Esta tabla periódica es de gran utilidad al momento de formular y nombrar compuestos químicos, en particular cuando utilizamos el sistema tradicional de nomenclatura. Esto se debe a que este sistema se basa en el uso de prefijos y sufijos que representan el estado de oxidación de un determinado elemento en el compuesto.
¿Qué es el número de oxidación?
El número de oxidación de un átomo, también llamado estado de oxidación, es un número entero que representa la carga eléctrica hipotética que tendría dicho átomo al combinarse con otros elementos, si todos los enlaces fueran 100% iónicos. Es decir, es la carga que tendría si se transfirieran completamente los electrones desde el átomo menos electronegativo al más electronegativo al momento de formar un compuesto.
Se le denomina número de oxidación ya que representa qué tan oxidado se encuentra un átomo, recordando que la oxidación es el proceso en el que un átomo pierde electrones o los cede a otro átomo.
Valores posibles del número de oxidación
Dependiendo de si un átomo se enlaza a otro igual a él, o que se enlace a otro átomo diferente que tenga una electronegatividad mayor o menor que la suya, se pueden obtener estados de oxidación diferentes. De hecho, el número de oxidación puede ser tanto positivo como negativo o nulo:
- Será positivo si se enlaza a un átomo de un elemento más electronegativo que él.
- Será negativo si se enlaza a un átomo de un elemento menos electronegativo que él.
- Sera igual a cero si solo se enlaza a átomos del mismo elemento.
Todos los elementos de la tabla periódica pueden presentar un estado de oxidación de cero o nulo. Esto corresponde a dicho elemento en su estado puro y elemental. Por ejemplo, el cloro elemental es un gas de fórmula Cl2 en el que ambos átomos de cloro poseen estado de oxidación 0.
Algunos elementos pueden exhibir números de oxidación tanto positivos como negativos, como en el caso del carbono (C) que puede tener número de oxidación +2, +4 y –4.
Otros elementos, tal como los metales, sólo exhiben números de oxidación positivos. Por ejemplo, el hierro (Fe) solo presenta estados de oxidación +2 y +3.
Por otro lado, otros elementos suelen tener únicamente estados de oxidación negativos, tal como el flúor, cuyo único estado de oxidación, además de 0, es –1.
Estado de oxidación fraccionario
A pesar de que el estado de oxidación se define como un número entero, existen algunas excepciones a esta regla. Por ejemplo, en el caso del oxígeno, este elemento puede formar una clase especial de compuestos conocidos como superóxidos, en los que se encuentra presente el ion O2–. Dado que la carga del ion es -1 y esta está repartida entre dos átomos de oxígeno, es común considerar que el oxígeno en el superóxido posee un estado de oxidación de – ½.
Sin embargo, también se puede considerar esta especie química como formada por dos átomos de oxígeno diferentes, uno con estado de oxidación de 0, y el otro con estado de oxidación de – 1.
Importancia de los de números de oxidación
Los números de oxidación son de gran importancia para los químicos por distintas razones:
Sirven para nombrar y formular correctamente los compuestos químicos
Como se mencionó al principio, el sistema de nomenclatura tradicional se basa en los números de oxidación para establecer los prefijos y sufijos que forman parte del nombre y que permiten identificar a un compuesto químico de manera clara, evitando ambigüedades.
Por ejemplo, en el nombre anhídrido sulfúrico (SO3), el sufijo –ico indica que el azufre en este compuesto posee el mayor de sus tres estados de oxidación positivos, es decir, +6.
En el sistema de nomenclatura Stock también se utiliza el número de oxidación, pero de una manera mucho más directa, colocándolo entre paréntesis en números romanos. En el mismo ejemplo anterior, el nombre Stock del SO3 sería óxido de azufre (VI), donde se representa el número de oxidación +6 como el número romano VI.
Por otro lado, al momento de formular un compuesto, los estados de oxidación nos permiten determinar la relación estequiométrica en la que se deben combinar los átomos para producir un compuesto eléctricamente neutro. Esto proceso se lleva a cabo intercambiando los estados de oxidación y utilizándolos como subíndices en la fórmula.
Se utilizan para calcular correctamente el número de electrones intercambiados al formar un compuesto químico
Conocer el número de oxidación nos permite determinar el número total de electrones transferidos durante la formación de un compuesto químico a partir de especies elementales neutras. Esto se puede llevar a cabo simplemente sumando todos los estados de oxidación positivos o todos los estados de oxidación negativos.
Periten identificar qué átomo dentro de una especie química se oxida o reduce durante una reacción redox
En las reacciones de óxido-reducción o reacciones redox, ocurren cambios en los estados de oxidación de al menos dos átomos. Conocer estos estados de oxidación antes y después de la reacción permite determinar fácilmente qué átomos se oxidaron (aquellos cuyo número de oxidación aumentó) y qué átomos se redujeron (aquellos cuyo número de oxidación disminuyó).
Sirven para balancear o equilibrar reacciones de óxido-reducción
En algunos métodos de balanceo o equilibrado de reacciones redox, se utiliza el cambio del estado de oxidación para determinar los coeficientes estequiométricos que se deben colocar para asegurar la conservación de la carga.
Importancia de la tabla periódica de números de oxidación
Como podemos notar a partir del apartado anterior, conocer el o los números de oxidación de un elemento es de gran importancia. Sin embargo, existen 118 elementos en la tabla periódica. A pesar de que muchos de estos elementos comparten algunos estados de oxidación, resulta poco realista (e innecesario) aprendérselos todos de memoria. Esta es la razón por la que tener a la mano una tabla periódica con los números de oxidación de cada elemento resulta útil.
Esta tabla sirve como referencia al momento de formular compuestos químicos, nombrarlos, equilibrar ecuaciones químicas y calcular el número de electrones intercambiados durante un proceso redox. Por otro lado, esta tabla también nos permite plantear la existencia de posibles compuestos hipotéticos o aún desconocidos para la ciencia.
Cómo interpretar la tabla periódica de números de oxidación
En esta tabla periódica se muestran todos los números de oxidación conocidos para cada elemento natural. Sin embargo, algunos de estos estados de oxidación son mucho más comunes que otros, y son los que se suelen utilizar como parte del sistema de nomenclatura tradicional. Estos estados de oxidación comunes se representan en negrita, mientras que los demás estados de oxidación se representan con números normales.
Por otro lado, en el caso de los elementos sintéticos cuya química es desconocida por completo, se indican estados de oxidación teóricos, los cuales se distinguen de los demás ya que están en cursiva.
Descarga la tabla periódica de números de oxidación
Puedes descargar la tabla periódica presentada al principio de este artículo en como imagen digital en formato PNG haciendo clic aquí.
Por otro lado, también puedes descargar una versión imprimible de la misma tabla en formato PDF haciendo clic aquí.
Referencias
Apella, C. (2022, 14 enero). Números de oxidación. misuperclase.com. https://misuperclase.com/tabla-periodica-con-numeros-de-oxidacion/
De Química. (2022, 9 mayo). ▷ ¿Qué es el Número de Oxidación? https://www.dequimica.info/numero-de-oxidacion
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Raymond, C. (2020). Quimica. McGraw-Hill.
Samaniego, S. (2011, 15 agosto). Óxidos, peróxidos y superóxidos. Slideshare. https://www.slideshare.net/Sami_kathi/xidos-perxidos-y-superxidos
