Nombre d'oxydation

Que sont les nombres d'oxydation ?

Dans "Redox", tu as appris que de nombreuses réactions impliquent un mouvement d'électrons. Une espèce perd des électrons et est oxydée, tandis qu'une autre gagne des électrons et est réduite. Dans l'ensemble, nous appelons ces processus des réactions d'oxydoréduction. Les nombres d'oxy dation nous aident à savoir quelle espèce est oxydée et quelle espèce est réduite dans une telle réaction.

Règles du nombre d'oxydation

Il existe quelques règles qui peuvent aider et simplifier la façon dont nous calculons les nombres d'oxydation.

• Lenombre d'oxydation de tous les éléments non combinés est de 0. La raison en est que l'élément n'a ni perdu ni gagné d'électrons et qu'il est donc neutre.
  • Parexemple, Zn, H et Cl.

• La somme des nombres d'oxydation de tous les atomes ou ions d'un composé neutre est égale à 0.
  • Par exemple, dans NaCl, le nombre d'oxydation de Na est +1 et le nombre d'oxydation de Cl est -1. La somme de ces nombres donne 0.

• Lasomme des nombres d'oxydation d'un ion est égale à la charge de l'ion. Cela s'applique aussi bien aux ions monatomiques qu'aux ions complexes.
  • Par exemple, le nombre d'oxydation de l'ion monatomique ^F- est de -1.
  • Dans l'ion ^CO32-, C a un nombre d'oxydation de +4 et les trois O ont chacun un nombre d'oxydation de -2. 4 + 3(-2) = -2, ce qui correspond à la charge de l'ion.

• Dans un ion ou un composé, l'élément le plus électronégatif a généralement le nombre d'oxydation le plus négatif. Rappelle-toi que l'électronégativité diminue vers le bas d'un groupe et augmente d'une période à l'autre.
  • Par exemple, dans_F2O, F est plus électronégatif que l'oxygène et a donc le nombre d'oxydation le plus négatif. Ici, F a un nombre d'oxydation de -1 et O a un nombre d'oxydation de +2.

Beaucoup d'éléments ont le même nombre d'oxydation dans tous leurs composés :

• Les éléments du groupe 1 ont tous le nombre d'oxydation +1.
• Les éléments du groupe 2 ont tous le nombre d'oxydation +2.
• L'aluminium a toujours le nombre d'oxydation +3.
• Le fluor a toujours le nombre d'oxydation -1.
• L'hydrogène a généralement le nombre d'oxydation +1, sauf dans les hydrures métalliques.
• L'oxygène a généralement le nombre d'oxydation -2, sauf dans les peroxydes et dans les composés avec du fluor.
• Le chlore a généralement le nombre d'oxydation -1, sauf dans les composés avec l'oxygène et le fluor.

Tableau périodique avec les nombres d'oxydation

Pour t'aider à déterminer les nombres d'oxydation de différents composés, voici une image du tableau périodique avec les nombres d'oxydation courants par groupe.

Un tableau périodique avec les nombres d'oxydation des éléments au sein de leurs groupes - StudySmarter Originals

Cependant, tu dois toujours te souvenir des exceptions aux règles du nombre d'oxydation. Nous les examinerons plus en détail dans la suite de cet article.

Exceptions aux nombres d'oxydation

Comme nous l'avons appris, il existe quelques exceptions aux nombres d'oxydation des éléments au sein des composés.

Exceptions au nombre d'oxydation : L'hydrogène

L'hydrogène a généralement un nombre d'oxydation de +1. Mais dans les hydrures métalliques, tels que NaH ou KH, il a un nombre d'oxydation de -1, car nous savons que la somme des nombres d'oxydation dans un composé neutre est toujours 0, et que les métaux du groupe 1 ont toujours un nombre d'oxydation de +1. Cela signifie que dans un hydrure métallique, l'hydrogène doit avoir un degré d'oxydation de -1, car 1 + (-1) = 0. Par exemple,dans NaH, Na a un degré d'oxydation de +1 et H a un degré d'oxydation de -1.

Exceptions au nombre d'oxydation : Oxygène

L'oxygène a généralement un nombre d'oxydation de -2. Mais dans les peroxydes, comme _H2O2, il a un nombre d'oxydation de -1. Là encore, il s'agit d'un composé neutre, et la somme des nombres d'oxydation doit donc être égale à zéro. Par exemple, dans lecas de_H2O2, chaque atome d'hydrogène a le nombre d'oxydation +1, donc chaque atome d'oxygène doit avoir le nombre d'oxydation -1 .

L'oxygène s'écarte également de son nombre d'oxydation habituel dans les composés avec du fluor. En effet, nous savons que l'élément le plus électronégatif prend le nombre d'oxydation le plus négatif, et le fluor est plus électronégatif que l'oxygène. Par exemple,dans_F2O, l'élément le plus électronégatif est le fluor, il obtient donc le nombre d'oxydation négatif -1. Nous avons deux fluorines pour chaque oxygène, et le nombre d'oxydation de l'oxygène est donc de +2.

Exceptions au nombre d'oxydation : Le chlore

De même, le chlore prend des numéros d'oxygène variables dans les composés avec de l'oxygène ou du fluor. Là encore, c'est parce que l'oxygène et le fluor sont plus électronégatifs que le chlore. Par exemple, dans HClO, O est l'élément le plus électronégatif et prend donc le nombre d'oxydation le plus négatif. Ici, il a un nombre d'oxydation de -2. H n'est pas dans un hydrure métallique et a donc un nombre d'oxydation de +1. Cela signifie que Cl doit également avoir un nombre d'oxydation de +1, car 1 + 1 + (-2) = 0.

Numéros d'oxydation et dénomination des composés

Bien que nous venions d'apprendre quelques règles pour l'attribution des nombres d'oxydation, elles ne s'appliquent pas à tous les éléments. En fait, de nombreux éléments peuvent prendre de nombreux nombres d'oxydation possibles, ce qui peut prêter à confusion dans de nombreux composés. Voici quelques conseils pour t'aider.

Numéros d'oxydation et dénomination des composés : Chiffres romains

S'il y a un risque d'ambiguïté, le nombre d'oxydation spécifique d'un élément dans un composé donné est indiqué à l'aide de chiffres romains. Cependant, cela ne s'applique qu'aux états d'oxydation positifs. Parexemple, lesulfate de fer (II) (_FeSO4) contient des ions de fer avec un nombre d'oxydation de +2, tandis que le sulfate de fer (III) (_Fe2(_SO4)₃) contient des ions de fer avec un nombre d'oxydation de +3 .

Les nombres d'oxydation et la dénomination des composés : Préfixes et suffixes

Nous pouvons également utiliser les préfixes et les suffixes pour donner des informations sur la formule d'un composé, ce qui nous aide à déterminer l'état d'oxydation de chaque élément :

• Les composés contenant de l'oxygène se terminent par -ate ou -ite. Il y a une différence entre les deux : le composé en -ate a toujours un oxygène de plus que le composé en -ite . Si nous rencontrons un composé avec un oxygène de plus que le composé -ate, nous ajoutons le préfixe per-. Si nous rencontrons un composé avec un oxygène de moins que le composé -ite, nous ajoutons le préfixe hypo-.
  • Par exemple, l'ion perchlorate (_HClO4-⁾ a 4 oxygènes, l' ion chlorate (_ClO3-) en a 3, l'ion chlorite (_ClO2-⁾ en a 2 et l'ion hypochlorite (ClO-) n'en a qu'un.

• Les acides inorganiques contenant de l'oxygène se terminent par -ic.
  • Par exemple, l'acide sulfurique (_H2SO4).

Exemples de calcul du nombre d'oxydation

La somme de tous les degrés d'oxydation d'un composé neutre doit être égale à zéro, et la somme de tous les degrés d'oxydation d'un ion complexe doit être égale à la charge de l'ion - nous le savons grâce à nos règles d'attribution des degrés d'oxydation. Mais comment calculer les nombres d'oxydation des différents éléments d'un composé ou d'un ion ? Pour cela, nous pouvons appliquer nos connaissances des nombres d'oxydation fixes et calculer les nombres d'oxydation inconnus par déduction.

Il peut être utile de suivre ce processus :

1. Regarde la charge de l'ion ou du composé, s'il y en a une. Cela t'aidera à savoir ce que tu vises.

2. Identifie les atomes dont l'état d'oxydation est fixe.

3. Déduis les états d'oxydation des atomes restants, en veillant à ce que la somme de tous les états d'oxydation corresponde à la charge de l'ion ou du composé.

C'est maintenantà ton tour : Essaie de calculer les nombres d'oxydation de quelques éléments en utilisant les règles que nous avons abordées ci-dessus. Si tu es bloqué, nous trouverons les solutions ensemble.