Nombre d'oxydation

Définition

En chimie, le nombre d'oxydation est l'état d'oxydation d'un élément dans un composé. Si au cours d'une réaction chimique, le nombre augmente, l'élément est oxydé. S'il diminue, il est réduit. Cet indicateur est le degré d'oxydation d'un atome dans un composé ou d'une autre espèce chimique (ion).

Exemples de nombres d'oxydation :

Le nombre d'oxydation est le nombre positif ou négatif d'un atome qui indique la charge électrique de l'atome si son composé est constitué d'ions. En d'autres termes, le nombre d'oxydation donne le degré d'oxydation (perte d'électrons) ou de réduction (gain d'électrons) de l'atome dans un composé.

Explications

On calcule le nombre d'oxydation de la manière suivante :

• Le n. o. d'un composé est égal à la somme des n. o. des éléments qui le constituent.
• Le n. o. d'une molécule neutre est nul; le n. o. d'un ion est égal à sa charge.
• le n. o. de l'hydrogène est +1, sauf dans la molécule H₂, où il vaut 0.
• Le n. o. de l'oxygène est égal à -2, sauf dans la molécule O₂, où il est égal à 0.

Formellement, le nombre d'oxydation est la charge électrique hypothétique que l'atome aurait si toutes ses liaisons avec différents éléments étaient 100 % ioniques. Le n. o. est représenté par des nombres, qui peuvent être positifs, négatifs ou zéro. Dans certains cas, l'état d'oxydation moyen d'un élément est une fraction, comme +8/3 pour le fer dans la magnétite (Fe₃O₄). Le n. o. supérieur connu est +8 pour les tétraoxydes de ruthénium, xénon, osmium, iridium, hassium et certains composés complexes du plutonium, tandis que le n. o. inférieur connu est -4 pour certains éléments du groupe du carbone (éléments du groupe 14).

L'oxydation survient lorsqu'un élément ou un composé perd un ou plusieurs électrons. Généralement, lorsqu'une substance est oxydée (perd des électrons), une autre substance reçoit ou capture ces électrons, se réduisant elle-même. C'est le mécanisme de base qui favorise les réactions de réduction des oxydes ou d'oxydoréduction.

Un atome a tendance à obéir à la règle de l'octet afin d'avoir une configuration électronique égale à celle des gaz rares, qui sont très stables chimiquement (leurs atomes ne forment pas de liaisons chimiques avec presque tout le monde, pas même avec eux-mêmes). Cette règle soutient qu'un atome a tendance à avoir huit électrons à son niveau d'énergie le plus extérieur. Dans le cas de l'hydrogène, il a tendance à avoir 2 électrons, ce qui lui donnerait la même configuration électronique que celle de l'Hélium.

Lorsqu'un atome A a besoin, par exemple, de 3 électrons pour obéir à la règle de l'octet, alors cet atome a tendance à avoir un nombre d'oxydation de -3, lorsqu'il acquiert ces 3 électrons. D'autre part, lorsqu'un atome B a les 3 électrons qui doivent être donnés pour que l'atome A se conforme à la loi de l'octet, alors cet atome a tendance à avoir un nombre d'oxydation de 3+, quand il donne ces 3 électrons. Dans cet exemple, nous pouvons en déduire que les atomes A et B peuvent se rejoindre pour former un composé, et que cela dépend des interactions entre eux. La règle de l'octet et du duo peut être satisfaite en partageant des électrons (formant des composés covalents, par exemple dans des molécules sous forme d'eau H2O) ou cédant et acquérant des électrons (formant des composés ioniques comme dans les cristaux de chlorure de sodium).

Les éléments chimiques sont divisés en 3 groupes principaux, classés selon le type de charge électrique qu'ils peuvent acquérir en participant à une réaction chimique :

• Les métaux;
• Pas de métaux (avec les terres rares);
• gaz nobles.

Il existe des éléments métalliques qui, selon les conditions auxquelles ils sont soumis, peuvent fonctionner de manière interchangeable en tant que métaux ou non-métaux. Ces éléments sont appelés semi-métaux ou métalloïdes.

Les éléments métalliques (qui ont tendance à abandonner des électrons) lorsqu'ils forment des composés ont normalement des états d'oxydation positifs. Les éléments non métalliques et semi-métalliques, par contre, peuvent avoir des états d'oxydation positifs et négatifs, selon le composé qu'ils constituent.

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