Número de oxidação (NOX)

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Teoria

Fala aí! Hoje a gente vai ver um pouco sobre o NOX, Beleza?

Conseguir determinar o NOX de um elemento é importante demaaais, então vamos com calma que isso aqui vai te ajudar em todo o resto que vem depois. Nem pensar em pular para o próximo material se não manja ainda desses paranauê.

Beleza, mas o que que é esse NOX?

Vamos lá, o NOX, ou número de oxidação, indica se os elétrons compartilhados por um átomo tão mais perto dele ou de outros átomos ligados a ele. Então basicamente o NOX é a carga elétrica que um elemento adquiride quando ele faz uma ligação iônica ou covalente.

E como que a gente calcula ele?

O cálculo de nox é feito levando em consideração a eletronegatividade dos elementos que fazem a ligação química, o átomo mais eletronegativo puxa os elétrons e aí ele acaba ficando com uma carga negativa.

Como seria sem levar em conta a eletronegatividade:

Como realmente é:

Ali na figura a gente pode ver os elétrons da ligação da molécula de H C l próximos ao átomo de cloro, que é o mais eletronegativo. Isso confere carga parcial a cada um dos elementos da ligação.

A carga parcial não é igual a -1, porque os elétrons não estão COMPLETAMENTE com o cloro. Mas, para o cálculo de NOX consideramos que sim. Nesse caso, o átomo de C l fica com NOX -1 e o átomo de H , com NOX +1.

Agora que você já tem uma ideia do que é o NOX, vamos ao que realmente importa, que é aprender a como se calcula isso aí.

Cálculo do nox de elementos numa molécula

Para começar, têm umas regrinhas que ajudam muito na hora de resolver isso. Vamos a elas:

  • Substancia simples tem sempre NOX zero!
    • Ex: N 2 ,   O 2 ,   H 2 ...
  • O NOX de íons é igual a sua carga!
    • Ex: N a + →   NOX = +1
  • Metais alcalinos, que estão na primeira coluna da tabela periódica, têm NOX +1
    • Ex: K C l →   O NOX do potássio é +1
  • Metais alcalinos terrosos, que estão na segunda coluna da tabela periódica, têm NOX +2
    • Ex: C a O H →   O NOX do cálcio é +2
  • O hidrogênio tem NOX +1 sempre que tiver ligado a outro ametal, se tiver ligado a um metal tem NOX -1, já que tem eletronegatividade maior!
  • A soma dos NOX de moléculas neutras tem que ser igual a zero. Para íons, a soma dos NOX vai ser igual a carga do íon!
    • Ex: K C l → Sabemos que o NOX do potássio é +1, logo o NOX do cloro é -1.
    • Ex: N H 4 + 1 →   Sabemos que o NOX do hidrogênio ligado a ametal é +1, então o NOX do nitrogênio tem que ser -3 para que a soma dos NOX seja +1: - 3 + 4 × + 1 = + 1  
  • Oxigênio tem NOX -2, exceto se estiver sozinho, ligado ao flúor ou se tiver formando compostos chamados peróxidos ou superóxidos.
    • Ex: H 2 O → O NOX do hidrogênio é +1 e do oxigênio é -2.
    • Ex: H 2 O 2 → É um peróxido (substância binária onde temos um oxigênio diretamente ligado a outro), nesses casos o NOX do oxigênio é -1 e como já sabemos, o NOX do hidrogênio é +1.
    • Ex: C a O 4 →   É um superóxido (substância binária onde temos 4 oxigênios), nesses casos o NOX do oxigênio é - 1 / 2 , e o NOX do cálcio é +2.
  • Ametais fazendo ligações iônicas diretamente com metais tem NOX que lhe permite completar o octeto.

Vamos ver mais alguns exemplos?

Vamos começar com algumas moléculas neutras!

Qual vai ser o NOX do enxofre do H 2 S O 4 ? Vimos que cada hidrogênio tem NOX +1 e cada oxigênio tem NOX -2. Então, como a carga total da molécula é zero:

H 2 S O 4   →   2   . ( + 1 )   +   X   +   4 .   ( - 2 )   =   0

A gente calcula que X = + 6 , e esse é o NOX do   S .

Vamos ver o NOX do B r no H B r O :

H B r O   →   + 1   +   X   - 2   =   0

Agora a conta deu que X = + 1 , então esse é o NOX do B r .

E pro K no K M n O 4 ?

K M n O 4   →   + 1   + X   +   4   . ( - 2 )   =   0

Nesse caso o nox do M n   é + 7

Cálculo do nox de elementos em íons

Aqui todas as regras que dissemos antes são válidas. E precisamos lembrar que a soma de todos os NOX será igual a carga do íon.

Então hora do show, digo de testar isso aí. Fazendo a mesma coisa que antes, calculando o NOX do elemento em destaque.

Vamos dar uma olhada no NOX do C no íon bicarbonato:

H C O 3 - 1   →   + 1   +   X   + 3 . ( - 2 )   =   - 1

Agora, depois de resolver essas contas, você descobriu que o NOX do carbono é + 4 .

Agora que já sabe calcular NOX, eu vou te ajudar a fazer uns exercícios de fixação ;)

Cálculo do nox de elementos numa molécula

Cálculo do nox de elementos em íons

Exercícios Resolvidos

Exercício Resolvido #1

Os compostos de cromo podem apresentar diversos estados de oxidação. Baseado nisso e em seus conhecimentos, ordene as espécies contendo cromo em ordem crescente de NOX desse elemento:

C r 2 O 3  

C r 2 O 7 - 2

K C r O 4

C r C l 2

Passo 1

Para fazer isso, a gente vai apenas calcular o NOX do Cr em cada caso.

Para começar vamos ter que lembrar nossas regrinhas:

- Soma dos NOX em molécula neutra é igual a zero

- Soma dos NOX em íons é igual à carga do íon

- NOX do   O = - 2

- NOX do K (metal alcalino) é + 1

- NOX do C l (halogênio) em ligação com metal é - 1

Passo 2

C r 2 O 3  

Sabendo que cada oxigênio vale -2 e que o NOX total da molécula é zero:

C r 2 O 3       →   2   .   X   +   3   .   - 2 = 0

  X = + 3

C r 2 O 7 - 2

Sabendo que cada oxigênio tem NOX -2 e que o NOX total do íon é -2:

C r 2 O 7 - 2   →   2   . X   +   7 . - 2 = - 2  

X = + 6

K C r O 4

Mais uma vez o NOX do oxigênio é -2 e o somatório dos NOX tem que dar zero. Aqui ainda precisa lembrar que metal alcalino tem NOX +1.

K C r O 4 →   + 1   +   X   + 4 .   - 2 = 0

X = + 7

C r C l 2

O cloro tem NOX -1 quando ligado a metais e o somatório dos NOX dá zero (molécula neutra).

C r C l 2     →   X     +   2 . - 1 = 0

X = + 2

Passo 3

Agora é só botar em ordem crescente e partir para o abraço

C r C l 2 <     C r 2 O 3     <   C r 2 O 7 - 2 <   K C r O 4

Resposta

C r C l 2 <     C r 2 O 3     <   C r 2 O 7 - 2 <   K C r O 4

Exercício Resolvido #2

Na reação química a seguir, aponte a variação de NOX do elemento M n :

5   H 2 C 2 0 4   +   2   M n O 4 -   +   2   H +   →   10   C O 2   ( g )   +   6   H 2 O   +   2   M n O

Passo 1

Aqui a gente vai ter que calcular o NOX do manganês, tanto nos reagentes quanto no produto, pra saber como ele varia.

Para o M n O 4 - : oxigênio tem NOX -2 e a soma de todos os NOX dá -1. Então:

X + 4 . - 2 = - 1

X = + 7

Manganês com NOX +7!

E para o M n O : oxigênio com NOX -2 e a soma de todos os NOX dá 0. Bora lá:

X - 2 = 0

X = + 2

Passo 2

Calculando a variação :

V a r i a ç ã o   =   N O X   f i n a l   –   N O X   i n i c i a l

V a r i a ç ã o   =   ( + 2 )   –   ( + 7 )

V a r i a ç ã o   =   - 5

Resposta

V a r i a ç ã o   =   - 5

Exercício Resolvido #3

Dentre as 3 moléculas abaixo, indique aquela que apresenta o átomo de carbono com maior NOX.

H C N

C H 3 - C O - C H 3

C H 3 - C O O H

Passo 1

Bora resolver essa questão! Mas antes, vamos relembrar o que é NOX?

O NOX, ou número de oxidação, indica se os elétrons compartilhados por um átomo tão mais perto dele ou de outros átomos ligados a ele. Então basicamente o NOX é a carga elétrica que um elemento adquiride quando ele faz uma ligação iônica ou covalente. Existem uma série de regrinhas para definir o número de oxidação de cada elemento nas moléculas.

Nos exemplos dessa questão fica um pouco mais complicado de aplicar nossas regras, porque estamos trabalhando com caras que não tem NOX definido/fixo. Então vamos apelar para a eletronegatividade, ok?

O carbono vai ter o maior NOX quando estiver ligado com os caras mais eletronegativos, que vão roubar seus elétrons e deixar ele mais positivo, certo?

E quem são os caras maaaais eletronegativos da tabela periódica? Lembra? Aí vai:

F > O > N > C l > …

Além disso, é bom lembrar que o carbono é mais eletronegativo que o H , mas a diferença é bem pequenininha.

Vamos então olhar essas substâncias uma por uma!

Passo 2

Para o H C N :

Essa análise aqui é baseada totalemente na eletronegatividade dos elementos, beleza?

O C é mais eletronegativo que o H , então o H vai ficar com NOX + 1 . Já o nitrogênio é mais eletronegativo que o carbono, então, como eles fazem três ligações, o nitrogênio fica com NOX -3. Aí já podemos fazer nossa continha de sempre, lembrando que a soma dos NOX dá zero.

+ 1 + X - 3 = 0  

X = + 2

Então o NOX desse carbono vai ser +2.

Passo 3

Para o C H 3 - C O - C H 3 :

Aqui a gente vai analisar só aquele carbono central, que é quem tá ligado com átomo mais eletronegativo e que, portanto, pode ter NOX elevado (que é o que a gente tá procurando).

As ligações entre carbonos não vão afetar o NOX, então, na real, vamos olhar apenas as ligações entre C e O . Como o oxigênio é mais eletronegativo ele vai ganhar os 2 elétrons que o carbono tá usando pra ligação dupla e ficar com NOX -2. E a gente pode calcular o NOX do carbono por:

+ X - 2 = 0

X = + 2

Passo 4

Para o C H 3 C O O H :

Como já vimos, as ligações entre carbonos não vão afetar o nox. Então, mais uma vez, vamos olhar apenas as ligações entre C e O . Como o oxigênio é mais eletronegativo, ele vai ganhar os 2 elétrons do carbono na ligação dupla e vai ficar com NOX -2, enquanto que o outro oxigênio vai ganhar o elétron da ligação simples. Assim a conta do nox fica

X - 1 - 2 = 0

X = + 3

Resposta

A molécula do C H 3 - C O O H , com carbono central com NOX +3.

Exercício Resolvido #4

Na fórmula de diversos detergentes é comum a presença de agentes com uma das duas funções sulfato orgânico ou sulfonato. Sabendo que o sulfato orgânico apresenta enxofre com NOX +6, enquanto o sulfonato apresenta enxofre comNOX +4, identifique nas estruturas a seguir qual delas pertence a cada função.

Passo 1

A gente quer saber em qual daquelas estruturas o S tá com NOX +6 e em qual ele está com NOX +4.

Assim, sem fazer contas, vamos tentar adivinhar?

O S vai ter NOX mais positivo quando estiver fazendo mais ligações com caras bem eletronegativos, tipo o O .

No primeiro composto, ele tá fazendo 6 ligações com oxigênio, já no segundo, ele faz 5. Eaí, já tem um palpite?

Pois é, no primeiro ele vai ter NOX maior do que no segundo! Então já sabemos a resposta, mas vamos calcular isso aí pra ficar mais quantitativo e menos qualitativo 😉

Passo 2

Apesar da estrutura grande da molécula a gente vai chegar aoNOX do S apenas analisando as ligações que ele está fazendo em cada molécula e comparando as eletronegatividades. Lembra que quanto mais eletronegativo é o elemento, mais ele puxa os elétrons para ele e deixa os outros positivos, certo?

O enxofre aqui está fazendo 6 ligações e todas com O , que é mais eletronegativo. Logo, ele está “perdendo” 6 elétrons, e por isso seu NOX fica +6.

E aqui:

Bem, aqui o enxofre tá fazendo 6 ligações: 5 com   O , que é mais eletronegativo, e 1 com C , que é menos eletronegativo que o S . Logo ele está “perdendo” 5 elétrons pros oxigênios e ganhando 1 elétron do carbono. No total, ele fica com NOX +4.

Resposta

Primeiro composto é o sulfato orgânico e o segundo composto é o sulfonato.

Exercício Resolvido #5

O aluminato de sódio pode ser produzido submergindo alumínio em uma solução de soda cáustica a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição. A reação que ocorre é a seguinte:

2   N a O H   +   2   A l   +   2   H 2 O   →   2   N a A l O 2   +   3   H 2

Identifique o NOX do alumínio no produto formado.

Passo 1

Bora lembrar de algumas regrinhas do NOX que vão ser úteis pra nós:

- O somatório dos NOX em molécula neutra é igual a zero

- Metais alcalinos, como o sódio, tem NOX +1

- Oxigênio costuma ter NOX - 2

Sabendo disso:

N a A l O 2 →   + 1 + X + 2 . - 2 = 0

X = + 3

Logo, o alumínio tá com NOX +3!

Resposta

N o x   =   + 3

Exercício Resolvido #6

Sais que possuem cátions com elevado estado de oxidação, quando em solução aquosa, podem desencadear a reação de hidrólise ácida. Essa reação acontece devido ao alto poder polarizante desses cátions. Dessa forma, quando eles estão rodeados da água, atraem os pares de elétrons da água para si, de tal forma que “roubam” as hidroxilas da água, que se dissocia em O H - e H + . O metal se liga às hidroxilas, formando hidróxidos, enquanto os H + gerados permanecem livres, deixando a solução ácida. A seguir temos um exemplo dessas reações:

M + n     +   n   H 2 O   →   M ( O H ) n   +   n   H +

Indique qual dos compostos listados poderia, por esse mecanismo, gerar a solução mais ácida.

A l C l 3

S O 3

F e B r 2

S n C l 4

N a C r O 4

Passo 1

Aqui a gente vai ter que, primeiramente, verificar se todos os compostos geram íons no meio e, em seguida, calcular os NOX deles. Aquele com maior NOX vai gerar a maior acidez, segundo o mecanismo apresentado. Bora lá.

Passo 2

A l C l 3 é um compostos iônico. Quando em água, se dissocia nos seus íons. Basta saber qual é o NOX do cátion formado pelo A l . Lembrando que o C l tem NOX -1, como um bom halogênio:

x + 3 . - 1 = 0

x = + 3

Então vai formar o A l + 3 que, pelo mecanismo apresentado, vai causar hidrólise na água conforme:

A l + 3     +   3   H 2 O   →   A l ( O H ) 3   +   3   H +

Ou seja, cada mol do sal gera 3 mols de H + .

Passo 3

Agora é a vez do S O 3 . Se a gente já sair logo calculando o NOX do S e do O , pode acabar se enrolando. Isso porque o S O 3 é um composto formado por dois ametais, então ele apresenta ligações covalentes. Não vai formar cátions na água, então ele não poderá apresentar acidez pelo mecanismo descrito.

Baita de uma pegadinha viu.... Quem elaborou devia estar com ódio no coração.

Aí você olha no topo dessa página e vê “Elaboração Própria” kkkkk não tô com ódio no coração não! Relaxa..

Só to aqui pra te treinar ao máximo, jovem Padawan!

Passo 4

Próximo! F e B r 2 é um compostos iônico, agora vamos ver o NOX do cátion formado pelo F e :

x + 2 . - 1 = 0

x = + 2

Passo 5

É a vez do S n C l 4 , que é um compostos iônico. Agora vamos ver o NOX do cátion formado pelo S n :

x + 4 . - 1 = 0

x = + 4

Passo 6

E por último, mas não menos importante, o N a C r O 4 . Esse cara é um compostos iônico, mas cuidado pra não sair calculado o NOX errado. Em água, os íons formados são:

N a C r O 4   →   N a a q +   +   C r O 4 ( a q ) -

O cátion formado tem NOX +1.

Resposta

S n C l 4

Exercício Resolvido #7

Descobertas recentes da Medicina indicam a eficiência do óxido nítrico ( N O ) no tratamento de determinado tipo de pneumonia. Sendo facilmente oxidado pelo oxigênio a N O 2 , quando preparado em laboratório, o óxido nítrico deve ser recolhido em meio que não contenha O 2 . Os números de oxidação do nitrogênio no N O e no N O 2 são, respectivamente:

a) + 3 e + 6.

b) + 2 e + 4.

c) + 2 e + 2.

d) zero e + 4.

e) zero e + 2.

Passo 1

Vamos calcular o NOX do N para cada caso.

Para começar vamos ter que lembar:

  • n o x   d o   O   =   - 2
  • C a r g a   d e   m o l é c u l a   =   0 então a soma dos nox da zero

Daí a gente vai levar essas considerações aqui para fazer o cálculo dos NOX.Para o N O :

N x O - 2       →   1 .   X   +   1 . - 2 = 0

X = + 2

E para o N O 2 :

N x O 2 - 2   →   1 . X   +   2 . - 2 = 0

X = + 4

Resposta

b) + 2 e + 4.

Exercício Resolvido #8

O titânio e seus compostos são amplamente empregados tanto na área metalúrgica como na produção de cosméticos e fármacos. No Brasil, são extraídos os minérios na forma de óxidos, rutilo ( T i O 2 ) e ilmenita ( F e T i O 3 ). O titânio apresenta o mesmo estado de oxidação nesses dois minérios. O número de oxidação do titânio e do ferro são, respectivamente:

a) +2 e +2b) +2 e +3c) +3 e +3d) +4 e +2e) +4 e +3

Passo 1

Para começar vamos ter que lembar:- NOX do O é - 2

- Carga de molécula = 0, então a soma dos NOX dá zero

Daí a gente vai levar essas considerações aqui para fazer o cálculo dos NOX.

No T i O 2 : T i x O 2 - 2       →   1 . X   +   2   . - 2 = 0

X = + 4

Passo 2

Agora que já sabemos que o NOX do Ti é +4 , vamos calcular o NOX do Fe.

No F e T i O 3 :

F e x T i + 4 O 3 - 2       →   1 . X   +   1 . + 4 +   3 . - 2 = 0

X = + 2

Resposta

d) +4 e +2

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