Calcule os estados de oxidação para os elementos contidos nos seguintes compostos.
Passo 1
O enunciado pede: calcular os estados de oxidação dos elementos presentes nos compostos abaixo. Os compostos são:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
Informações relevantes dadas (explicitamente pelo enunciado): cada um desses símbolos químicos representa o composto indicado; não há imagens adicionais. A tarefa é atribuir a cada elemento em cada composto um número de oxidação (quando for ambíguo, indicar média ou observar que é por átomo equivalente).
Passo 2
Regras principais para determinar estados de oxidação (explicação didática e com exemplos):
- Regra 1 (forma elementar): um elemento no seu estado elementar tem estado de oxidação
. Ex.: , cada átomo tem . - Regra 2 (íon monoatômico): o estado de oxidação de um íon monoatômico é igual à sua carga. Ex.:
tem estado . - Regra 3 (fluorina): em compostos, a flúor sempre tem
. - Regra 4 (hidrogênio): geralmente
quando ligado a não-metais e quando ligado a metais (hidretos). - Regra 5 (oxigênio): geralmente
em compostos (exceto peróxidos onde é , ou compostos com F onde pode ser positivo). - Regra 6 (metais alcalinos e alcalino-terrosos): metais do grupo 1 têm sempre
; do grupo 2 têm sempre . - Regra 7 (soma das cargas): a soma algébrica dos estados de oxidação em uma espécie neutra é
; em um íon poliatômico é igual à carga do íon. Ex.: em soma = .
Vou usar essas regras passo a passo nos compostos.
Passo 3
Aplicando as regras aos casos triviais (formas elementares e íons monoatômicos).
-
: forma elementar cada tem estado de oxidação . -
: forma elementar cada tem estado de oxidação . -
: íon monoatômico tem estado de oxidação .
Passo 4
Compostos simples envolvendo metais e halogênios.
-
: é metal alcalino . Pela regra da flúor, . Soma: . -
: (regra 3). É um ácido molecular; ligado a não-metal . Soma: .
Passo 5
Hidróxidos e compostos com oxigênio e hidrogênio.
-
: é metal alcalino . Grupo (hidróxido): geralmente e . Verificação da soma: . Portanto , , . -
: cada tem soma . Há três grupos totalizando . Para a molécula neutra, portanto . Assim , , .
Passo 6
Sulfatos e nitratos — usar a soma das cargas do grupo poliatômico.
-
: em sais típicos, costuma ser (regra do grupo e também é químico comum). Para verificar: o ânion tem carga . Em , com cada, soma das quatro é . Seja o estado de . Então:
Logo em
:
,
,
.
Passo 7
Cloretos e compostos com metais de transição simples.
-
: cloro em compostos (não ligado a F ou O de modo especial) tem . Dois cloros somam , então deve ser para totalizar . Logo , .
Passo 8
Nitratos e compostos de cobre com nitrato (atenção aos estados de oxidação possíveis do cobre).
- Nitrato
: cada total . Seja o estado de . Então
Assim em qualquer nitrato
,
.
-
: aqui a fórmula corresponde a um sal com íon (cobre(I)) associado a . Usando regra do íon monoatômico ou balanceando: tem carga , para o composto ser neutro . Portanto , , . -
: aqui há dois nitratos totalizando carga , logo deve ser . Assim , , .
Passo 9
Dicromato e potássio.
-
: é metal alcalino cada , dois potássios somam . Oxigênios sete com cada somam . Seja o estado de oxidação de cada (no dicromato os cromos são equivalentes e têm o mesmo estado). A soma total deve ser :
Logo
,
,
.
Passo 10
Dióxido de nitrogênio.
-
: molécula neutra. Cada soma . Seja o estado do . Então:
Portanto
,
.
Passo 11
Molécula orgânica
— média dos estados de oxidação do carbono.
Em moléculas orgânicas com vários átomos de carbono nem todos os carbonos têm o mesmo estado de oxidação; o que se pode calcular facilmente é o estado médio do carbono. Aplicando a regra da soma (espécie neutra):
Em moléculas orgânicas com vários átomos de carbono nem todos os carbonos têm o mesmo estado de oxidação; o que se pode calcular facilmente é o estado médio do carbono. Aplicando a regra da soma (espécie neutra):
Calculando:
Portanto em
:
,
, e o estado médio do
é
(ou
). Observação: isso é uma média; carbonos individuais podem ter estados diferentes na estrutura real da molécula.