O estado de oxidação (ou número de oxidação - NOX) é a carga hipotética de um átomo em um composto, calculada assumindo que todas as ligações entre os átomos são iônicas. Ele indica quantos elétrons um átomo cedeu ou atraiu. Nesta página, você encontrará uma definição clara, todas as regras para determinar o estado de oxidação, uma tabela de valores constantes, um algoritmo passo a passo e um simulador interativo para fixar o conteúdo.
O que é o estado de oxidação
O estado de oxidação (NOX) é a carga hipotética de um átomo em uma molécula, que ele teria se todos os elétrons das ligações compartilhadas fossem transferidos para o átomo mais eletronegativo. Em termos simples, é um "contador" de elétrons: o átomo que cede elétrons recebe um estado de oxidação positivo, e aquele que os atrai, um negativo.
O estado de oxidação é sempre escrito com o sinal antes do número e colocado sobre o símbolo do elemento: por exemplo, na água H₂O, o hidrogênio tem +1 e o oxigênio −2. Isso o diferencia da carga de um íon (S²⁻, Fe³⁺), onde o sinal é escrito após o número.
O estado de oxidação pode ser positivo, negativo ou zero, e para muitos elementos ele é variável, mudando de um composto para outro. É por isso que é necessário saber determiná-lo, em vez de apenas memorizá-lo.
Regras do estado de oxidação: tabela de valores constantes
Para determinar o estado de oxidação, é preciso conhecer algumas regras fundamentais. Alguns elementos possuem um estado de oxidação constante em qualquer composto — seus valores estão reunidos na tabela abaixo. É por eles que se começa a definição.
Além dos valores constantes, existem três regras principais:
- em uma substância simples, o estado de oxidação de qualquer átomo é igual a 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- a soma dos estados de oxidação de todos os átomos em uma molécula é igual a 0 — a molécula é eletricamente neutra;
- em um íon, a soma dos estados de oxidação é igual à carga do íon (por exemplo, em SO₄²⁻ a soma é −2).
| Elemento | Estado de oxidação | Exceções |
|---|---|---|
| Substância simples O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | sem exceções |
| Flúor F | −1 | sempre −1, não possui outros valores |
| Metais do grupo I Na, K, Li, Ag | +1 | constante |
| Metais do grupo II Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | constante |
| Alumínio Al | +3 | constante |
| Hidrogênio H | +1 | −1 em hidretos metálicos: NaH, CaH₂ |
| Oxigênio O | −2 | −1 em peróxidos (H₂O₂); +2 em OF₂ |
Como determinar o estado de oxidação em um composto
Quando a fórmula contém um elemento com estado de oxidação variável (enxofre, nitrogênio, cloro, manganês, fósforo), ele é encontrado através de uma equação. O algoritmo é universal: primeiro definimos tudo o que sabemos com certeza, depois designamos o desconhecido como x e resolvemos a equação da soma. Cinco passos abaixo.
0, não é necessário calcular mais nada+1, oxigênio −2, flúor −1 — conforme a tabela acima0 para uma molécula ou = à carga para um íon+ ou −Estado de oxidação máximo e mínimo
Um elemento possui estados de oxidação máximo e mínimo — os valores extremos entre os quais todos os outros se encontram.
- O estado de oxidação máximo é geralmente igual ao número do grupo na Tabela Periódica (para elementos dos subgrupos principais). Por exemplo, o enxofre no grupo VI → NOX máximo +6 (H₂SO₄), nitrogênio no grupo V → +5 (HNO₃), cloro no grupo VII → +7 (HClO₄). Ele se manifesta em compostos com elementos mais eletronegativos — geralmente com o oxigênio.
- O estado de oxidação mínimo para não metais é igual ao número do grupo menos 8. Para o enxofre, é 6 − 8 = −2 (H₂S), para o nitrogênio, 5 − 8 = −3 (NH₃). Ele se manifesta em compostos com hidrogênio e metais.
Existem exceções: por exemplo, o flúor não possui NOX positivo máximo — ele é o mais eletronegativo e sempre é −1; para o oxigênio, o NOX máximo +2 ocorre apenas em OF₂.
Exemplos de determinação do estado de oxidação
Exemplo 1. Enxofre em H₂SO₄
Tarefa: determinar o estado de oxidação do enxofre no ácido sulfúrico H₂SO₄.
Passo 1. Não é uma substância simples — a fórmula contém três elementos.
Passo 2. Definimos os NOX constantes: hidrogênio +1 (2 átomos), oxigênio −2 (4 átomos).
Passo 3. O estado de oxidação do enxofre é desconhecido — vamos designá-lo como x.
Passo 4. Montamos a equação (a soma de todos os NOX na molécula = 0):
Passo 5. Resolvemos: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Resposta: o estado de oxidação do enxofre em H₂SO₄ é +6.
Exemplo 2. Manganês em KMnO₄
Tarefa: determinar o estado de oxidação do manganês no permanganato de potássio KMnO₄.
Passo 1–2. NOX constantes: potássio (metal do grupo I) +1, oxigênio −2 (4 átomos).
Passo 3. Manganês é um elemento com NOX variável, designamos como x.
Passo 4. Equação da soma:
Passo 5. Resolvemos: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Resposta: o estado de oxidação do manganês é +7 — este é o seu estado de oxidação máximo (Mn no grupo VII).
Exemplo 3. Determinação pela fórmula do óxido Fe₂O₃
Tarefa: determinar o estado de oxidação do ferro no óxido Fe₂O₃.
Passo 1–2. O oxigênio é sempre −2, existem 3 átomos de oxigênio, portanto a contribuição total do oxigênio é: \(3 \cdot (-2) = -6\).
Passo 3. O estado de oxidação do ferro é designado como x, existem 2 átomos de ferro.
Passo 4. Equação: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
Passo 5. Resolvemos: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Resposta: o estado de oxidação do ferro é +3. Verificação: dois átomos com +3 dão +6, três átomos de oxigênio dão −6, a soma é 0 — correto.
Erros comuns ao determinar o estado de oxidação
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Confundir estado de oxidação com valência.
A valência é o número de ligações químicas de um átomo, ela não possui sinal (é sempre um número positivo: I, II, III). O estado de oxidação é uma carga hipotética com sinal (+ ou −) e pode ser zero. Por exemplo, em N₂, a valência do nitrogênio é III, mas o estado de oxidação é 0.
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Colocar o sinal incorretamente: escrever o número e depois o sinal (2+ em vez de +2).
No estado de oxidação, o sinal é colocado ANTES do número e sobre o símbolo do elemento: +2, −3, +6. A escrita com o sinal após o número (S²⁻) refere-se à carga do íon, não ao estado de oxidação.
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Acreditar que o oxigênio é sempre −2 e o hidrogênio é sempre +1.
Isso funciona quase sempre, mas existem exceções. O oxigênio em peróxidos (H₂O₂) tem NOX −1, e em OF₂ chega a +2. O hidrogênio em hidretos metálicos (NaH, CaH₂) tem NOX −1, porque o metal é ainda mais eletropositivo.
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Esquecer que a soma dos estados de oxidação em uma molécula é igual a zero.
A molécula é eletricamente neutra, portanto a soma (NOX × número de átomos) de todos os elementos é sempre = 0. Para um íon, essa soma é igual à carga do íon. Esta é a equação principal a partir da qual se encontra o estado de oxidação desconhecido.
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Não multiplicar o estado de oxidação pelo número de átomos do elemento.
Na equação da soma, cada NOX deve ser multiplicado pelo índice (número de átomos). Em H₂SO₄, o hidrogênio não contribui com +1, mas sim 2·(+1) = +2; o oxigênio não com −2, mas sim 4·(−2) = −8. O esquecimento do índice é o erro aritmético mais comum.
Perguntas e respostas
Qual é a diferença entre estado de oxidação e valência?
A valência indica o número de ligações químicas de um átomo e não possui sinal (é indicada por algarismos romanos: I, II, III). O estado de oxidação é uma carga hipotética do átomo, possui sinal (+ ou −) e pode ser zero ou fracionário. Para muitos elementos, esses valores coincidem em módulo, mas nem sempre: na molécula N₂, a valência do nitrogênio é III, mas o estado de oxidação é 0.
Como determinar o estado de oxidação máximo de um elemento?
O estado de oxidação máximo (positivo máximo) de um elemento do subgrupo principal é igual ao número do seu grupo na Tabela Periódica. Por exemplo, o enxofre no grupo VI tem NOX máximo +6, o nitrogênio no grupo V tem +5, o cloro no grupo VII tem +7. Ele se manifesta em compostos com oxigênio. Exceções: o oxigênio e o flúor não possuem NOX positivo máximo igual ao número do grupo.
Como determinar o estado de oxidação mínimo?
Para não metais, o estado de oxidação mínimo é igual ao número do grupo menos 8. Para o enxofre, é 6 − 8 = −2 (em H₂S), para o nitrogênio, 5 − 8 = −3 (em NH₃), para o cloro, 7 − 8 = −1 (em HCl). O NOX mínimo se manifesta em compostos com hidrogênio e metais. Para metais, o estado de oxidação mínimo é 0 (em uma substância simples).
Qual é o estado de oxidação de uma substância simples?
Para qualquer átomo em uma substância simples, o estado de oxidação é igual a 0. Isso se aplica tanto a metais (Fe, Cu, Na) quanto a não metais (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). A razão é simples: os átomos do mesmo elemento atraem os elétrons compartilhados igualmente, portanto a carga hipotética é zero.
O oxigênio tem sempre estado de oxidação −2?
Quase sempre, mas existem duas exceções. Nos peróxidos (H₂O₂, Na₂O₂), o estado de oxidação do oxigênio é −1, porque os átomos de oxigênio estão ligados entre si. No composto com flúor OF₂, o oxigênio tem NOX positivo +2, já que o flúor é ainda mais eletronegativo.
O estado de oxidação pode ser fracionário?
Sim, mas é um valor médio (formal). Por exemplo, em Fe₃O₄, o estado de oxidação médio do ferro é +8/3, porque a fórmula mistura átomos com NOX +2 e +3. No currículo escolar, esses casos são raros — geralmente o estado de oxidação é um número inteiro.
