Para describir e identificar las reacciones redox se desarrollo el concepto de número de oxidación. Este número puede determinarse a partir de las estructuras de Lewis de los compuestos, asignando los electrones de cada enlace al átomo más electronegativo. De esta forma, cuando dos átomos forman un enlace químico pueden encontrarse tres situaciones diferentes:
• Si los átomos son idénticos, como en el caso de una molécula de flúor gaseoso F2, el par de electrones del enlace se comparte de forma equitativa y se dice que el enlace es covalente no polar.
• Si los átomos que se unen tienen electronegatividades diferentes, el par de electrones se va a encontrar más cerca del átomo que sea más electronegativo; así, en el caso del fluoruro de hidrogeno, hablamos de un enlace covalente polar. Esta característica se indica mediante el superíndice delta (δ) acompañado por un signo positivo o negativo que indica un exceso de carga eléctrica local.
• En el caso extremo en donde las electronegatividades son muy distintas, entonces hablamos de un átomo que arranca un electrón al otro para formar un anión y un catión que se unen mediante un enlace iónico como en el fluoruro de sodio.
El número de oxidación (NOx) es el valor que se asigna a cada átomo enlazado para indicar el numero de electrones de valencia que le han sido removidos o bien que ha ganado de otro átomo, ya sea parcial o totalmente. El signo que se agrega al NOx indica el tipo de carga eléctrica que le queda en exceso: positiva (+) si pierde electrones y negativa (–) si los gana. Así, el NOx de ambos átomos de flúor en F2 es cero, pues los electrones se comparten equitativamente. En el acido fluorhídrico, al flúor le corresponde un NOx igual a 1–, ya que ha ganado parcialmente un electrón del hidrogeno, al cual le queda un NOx de 1+. Por su parte, al fluor y al sodio, en el fluoruro de sodio, también les corresponde 1– y 1+ respectivamente; sin embargo, en este caso los átomos quedan efectivamente cargados formando iones, por lo que se dice que el NOx coincide con la carga eléctrica.
La siguiente serie de reglas se utiliza para determinar el número de oxidación de cada átomo en un compuesto:
1. Se asigna un numero de oxidación igual a cero a los átomos de todas las sustancias elementales, ya sea que se encuentren en forma atómica o formando moléculas poliatómicas.
Son ejemplos:
(el NOx se escribe como superíndice sobre el símbolo de cada elemento).
2. La suma total de los NOx de todos los elementos en un compuesto neutro debe ser igual a cero. Si se trata de un ion poliatómicos la suma debe coincidir con su carga. Al hacer esta suma se toma en cuenta el numero de átomos que hay de cada tipo: en el agua dos hidrógenos y un oxigeno; y en el nitrato un nitrógeno y tres oxígenos.
3. A los elementos alcalinos y los alcalinotérreos (primer y segundo grupo de la tabla periódica) les corresponde un NOx de 1+ y 2+ respectivamente, en todos los compuestos que forman.
4. El NOx del hidrogeno en sus compuestos generalmente es 1+, excepto en los hidruros en que es 1–.
5. El oxigeno generalmente presenta un NOx igual a 2–, excepto en los peróxidos y superóxidos en donde presenta NOx igual a 1– y .–, respectivamente.
Aunque no se refieren a todos los átomos posibles, las reglas anteriores en general son suficientes para deducir el NOx de todos los elementos en un compuesto.
