Calcule o número de oxidação do cloro nos compostos:
a) HCl
b) HClO
c) HClO 2
d) \mathrm{Ba}(\mathrm{ClO} 3) 2
e) \mathrm{Al}(\mathrm{ClO} 4) 3

Passo 1

O que o enunciado pede: calcular o número de oxidação do cloro em cada um dos compostos abaixo:
a) \mathrm{HCl}
b) \mathrm{HClO}
c) \mathrm{HClO_2}
d) \mathrm{Ba}(\mathrm{ClO_3})_2
e) \mathrm{Al}(\mathrm{ClO_4})_3
Informações relevantes dadas (as fórmulas dos compostos acima). Não há carga total indicada além da neutralidade dos compostos escritos (todos parecem ser compostos neutros).

Passo 2

Regras básicas e úteis para número de oxidação (vou explicar cada uma devagarinho):
  • O número de oxidação (n.o.) é um valor fictício que nos ajuda a controlar elétrons em ligações. Usamos regras práticas para determiná-lo.
  • Regra de soma: em uma espécie neutra, a soma dos números de oxidação de todos os átomos é 0. Em um íon, a soma é igual à carga do íon.
  • Alguns valores comuns que vamos usar aqui:
    • Para o hidrogênio ligado a não metais, o n.o. do \mathrm{H} é +1. Vou adotar isso, porque em todos os compostos dados o hidrogênio está ligado a oxigênio ou cloro (não hidretos metálicos).
    • Para o oxigênio na grande maioria dos compostos (exceto peróxidos, superóxidos e ligações com flúor), o n.o. do \mathrm{O} é -2.
    • Metais alcalino-terrosos (como \mathrm{Ba}) têm n.o. típico +2; alumínio ( \mathrm{Al}) tem n.o. típico +3. Essas afirmações vêm da posição dos elementos na tabela periódica e são usadas frequentemente em exercícios.
  • Quando faltar alguma informação, formamos uma equação usando a soma dos n.o. = carga total e resolvemos para o n.o. desconhecido.

Passo 3

Como montar as equações na prática (exemplo genérico): se eu tenho um composto neutro e sei os n.o. de alguns átomos, escrevo uma soma do tipo
\sum (\text{n.o. de cada átomo}) = 0.á
Se houver um íon com carga q, então
\sum (\text{n.o. de cada átomo}) = q.á
Vou aplicar essa ideia diretamente em cada item.

Passo 4

Item (a) \mathrm{HCl}.
Sabemos que o n.o. do \mathrm{H} é +1. Seja x o n.o. do cloro. Como a molécula é neutra, a soma é 0. Montamos:
(+1) + x = 0.
Resolvendo,
x = -1.
Portanto, no \mathrm{HCl} o cloro tem n.o. -1.

Passo 5

Item (b) \mathrm{HClO}.
Valores que usamos: \mathrm{H} é +1, cada \mathrm{O} é -2. Seja x o n.o. do cloro. Soma em composto neutro:
(+1) + x + (-2) = 0.
Simplificando,
x -1 = 0 \quad\Rightarrow\quad x = +1.
Logo, no \mathrm{HClO} o cloro tem n.o. +1.

Passo 6

Item (c) \mathrm{HClO_2}.
Usamos \mathrm{H}=+1 e cada \mathrm{O}=-2. Há dois oxigênios, então contribuição dos oxigênios é 2\times(-2)=-4. Seja x o n.o. do cloro. Soma:
(+1) + x + (-4) = 0.
Então
x -3 = 0 \quad\Rightarrow\quad x = +3.
Portanto, em \mathrm{HClO_2} o cloro tem n.o. +3.

Passo 7

Item (d) \mathrm{Ba}(\mathrm{ClO_3})_2.
Observações iniciais: \mathrm{Ba} é metal alcalino-terroso com n.o. +2 (regra prática). Cada grupo \mathrm{ClO_3} contém um cloro (n.o. x) e três oxigênios (cada um -2), então o n.o. total do grupo \mathrm{ClO_3} é x + 3\cdot(-2)=x-6. O composto é neutro, então a soma das contribuições é 0. Há dois grupos \mathrm{ClO_3}. Montamos a equação:
(+2) + 2\cdot(x-6) = 0.
Desenvolvendo:
2 + 2x -12 = 0 \quad\Rightarrow\quad 2x -10 = 0 \quad\Rightarrow\quad x = +5.
Logo, no \mathrm{ClO_3}^- (ion clorato) o cloro está em +5, e portanto em \mathrm{Ba}(\mathrm{ClO_3})_2 o cloro tem n.o. +5.

Passo 8

Item (e) \mathrm{Al}(\mathrm{ClO_4})_3.
Observações iniciais: \mathrm{Al} tem n.o. +3. Cada grupo \mathrm{ClO_4} tem um cloro (n.o. x) e quatro oxigênios (cada -2), então o n.o. do grupo é x + 4\cdot(-2)=x-8. Há três desses grupos; o composto neutro implica:
(+3) + 3\cdot(x-8) = 0.
Resolvendo:
3 + 3x -24 = 0 \quad\Rightarrow\quad 3x -21 = 0 \quad\Rightarrow\quad x = +7.
Assim, no \mathrm{ClO_4}^- (perclorato) o cloro está em +7, e em \mathrm{Al}(\mathrm{ClO_4})_3 o cloro tem n.o. +7.

Passo 9

Pequena checagem de sentido: os resultados -1,+1,+3,+5,+7 seguem a tendência de oxidação progressiva do cloro conforme aumenta o número de oxigênios ligados (mais oxigênios => cloro em estado de oxidação mais positivo). Isso é compatível com química básica e com os nomes comuns (por exemplo, \mathrm{ClO_3}^- é clorato, \mathrm{ClO_4}^- é perclorato, com cloro em altos estados de oxidação).

Resposta

a) \mathrm{HCl}:\; -1
b) \mathrm{HClO}:\; +1
c) \mathrm{HClO_2}:\; +3
d) \mathrm{Ba}(\mathrm{ClO_3})_2:\; +5
e) \mathrm{Al}(\mathrm{ClO_4})_3:\; +7

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