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Explicación

Las reglas

Para saber con qué número de oxidación actúa cada elemento en un compuesto se usan estas reglas, por orden:

Elementos sin combinar (sustancias simples como $\text{Fe}$ , $\text{O}_2$ , $\text{P}_4$ ): número de oxidación 0.
Iones monoatómicos: el número de oxidación es la carga del ion ( $\text{Na}^{+}$ → $+1$ ; $\text{S}^{2-}$ → $-2$ ).
Oxígeno: $-2$ (casi siempre; la excepción son los peróxidos, que verás más adelante).
Hidrógeno: $+1$ cuando va con no metales ( $\text{H}_2\text{O}$ , $\text{HCl}$ ); $-1$ cuando va con metales (hidruros, también más adelante).
Metales: siempre positivos. Los del grupo 1, $+1$ ; los del grupo 2, $+2$ ; el aluminio, $+3$ .
Flúor: siempre $-1$ .
La suma de los números de oxidación de todos los átomos es 0 en un compuesto (que es neutro). Cada número se multiplica por el subíndice de su elemento.

Cómo calcular el número de oxidación que no conoces

Pon los números de oxidación que conoces (O, H, metales del grupo 1 y 2…).
Llama $x$ al del elemento que falta.
Escribe la suma, multiplicando cada número por su subíndice, e iguala a 0.
Despeja $x$ y comprueba que es uno de los números de oxidación de ese elemento.

Ejemplo: el azufre en el trióxido de azufre, $\text{SO}_3$ : $x + 3 \cdot (-2) = 0 \;\Rightarrow\; x - 6 = 0 \;\Rightarrow\; x = +6$ El azufre actúa con $+6$ , que está entre sus números de oxidación ( $-2$ , $+2$ , $+4$ , $+6$ ). ✔

También sirve para comprobar fórmulas

Si una fórmula está bien escrita, la suma da cero. Para el óxido de aluminio, $\text{Al}_2\text{O}_3$ : $2 \cdot (+3) + 3 \cdot (-2) = +6 - 6 = 0 \;✔$

En cambio, $\text{AlO}$ estaría mal: $+3 - 2 = +1 \neq 0$ .

Puntos clave

Sustancias simples: número de oxidación 0.
Oxígeno $-2$ ; hidrógeno $+1$ con no metales; flúor $-1$ ; metales siempre positivos.
En un compuesto, la suma de los números de oxidación (cada uno por su subíndice) es 0.
Para el elemento desconocido: llámalo $x$ , plantea la suma igual a 0 y despeja.
Comprueba siempre que el resultado es uno de los números de oxidación posibles de ese elemento.

Errores frecuentes

ErrorOlvidar multiplicar por el subíndice: en $\text{Fe}_2\text{O}_3$ escribir $x - 2 = 0$ y concluir que el hierro es $+2$ .
Cómo corregirloCada número se multiplica por su subíndice: $2x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3$ .
ErrorDar el número de oxidación total en vez del de cada átomo (decir que en $\text{Fe}_2\text{O}_3$ el hierro es $+6$ ).
Cómo corregirloEl $+6$ es lo que suman los dos átomos de hierro; cada uno tiene $+6 : 2 = +3$ .
ErrorDar al oxígeno de una sustancia simple ( $\text{O}_2$ , $\text{O}_3$ ) el número $-2$ .
Cómo corregirloEn las sustancias simples el número de oxidación es 0: el oxígeno solo tiene $-2$ cuando está combinado.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. El azufre de los volcanes numérico (compuestos binarios)
En las zonas volcánicas se encuentran azufre amarillo ( $\text{S}_8$ ), sulfuro de hidrógeno ( $\text{H}_2\text{S}$ , el gas que huele a huevos podridos) y dióxido de azufre ( $\text{SO}_2$ ). Calcula el número de oxidación del azufre en cada sustancia.

Resolución
- $\text{S}_8$ : es una sustancia simple → 0.
- $\text{H}_2\text{S}$ : el H va con un no metal → $+1$ . $2 \cdot (+1) + x = 0 \Rightarrow x = -2$ .
- $\text{SO}_2$ : O → $-2$ . $x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$ .
El mismo elemento actúa con números de oxidación distintos: $0$ , $-2$ y $+4$ . Todos están en su lista ( $-2$ , $+2$ , $+4$ , $+6$ ; y 0 sin combinar). ✔
Ejemplo 2. El ácido de la batería y el mármol situación real (compuestos de tres elementos)
Las baterías de los coches llevan ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$ . El mármol de muchas fachadas y escaleras de Madrid es carbonato de calcio, $\text{CaCO}_3$ . Calcula el número de oxidación del azufre y del carbono.

Resolución
La regla de la suma funciona igual con tres elementos: solo tiene que haber un número desconocido.

$\text{H}_2\text{SO}_4$ : H $+1$ , O $-2$ , S $= x$ . $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \;\Rightarrow\; 2 + x - 8 = 0 \;\Rightarrow\; x = +6$

$\text{CaCO}_3$ : Ca (grupo 2) $+2$ , O $-2$ , C $= x$ . $(+2) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \;\Rightarrow\; 2 + x - 6 = 0 \;\Rightarrow\; x = +4$

El azufre actúa con $+6$ y el carbono con $+4$ , dos de sus números de oxidación. ✔ (Estos compuestos de tres elementos se formulan en 4.º ESO; de momento solo calculamos.)

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Indica el número de oxidación de cada elemento en: a) $\text{MgO}$ ; b) $\text{Al}_2\text{O}_3$ ; c) $\text{NH}_3$ ; d) $\text{CH}_4$ ; e) $\text{Fe}_2\text{O}_3$ ; f) $\text{Cl}_2$ .

Ver solución
a) Mg +2, O −2. b) Al +3, O −2. c) N −3, H +1. d) C −4, H +1. e) Fe +3, O −2. f) Cl 0.
a) Mg $+2$ (grupo 2), O $-2$ . Comprobación: $2 - 2 = 0$ . b) Al $+3$ , O $-2$ : $2 \cdot 3 + 3 \cdot (-2) = 0$ . c) H $+1$ : $x + 3 \cdot (+1) = 0 \Rightarrow$ N $= -3$ . d) H $+1$ : $x + 4 \cdot (+1) = 0 \Rightarrow$ C $= -4$ . e) O $-2$ : $2x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow$ Fe $= +3$ . f) Sustancia simple → Cl $= 0$ .
2. Media
Calcula el número de oxidación del elemento que no es oxígeno ni cloro: a) $\text{CO}_2$ ; b) $\text{NO}_2$ ; c) $\text{N}_2\text{O}_5$ ; d) $\text{P}_2\text{O}_5$ ; e) $\text{PCl}_5$ (el cloro actúa con $-1$ ); f) $\text{PbO}_2$ .

Ver solución
a) C +4. b) N +4. c) N +5. d) P +5. e) P +5. f) Pb +4.
a) $x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$ . b) $x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$ . c) $2x + 5 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2x = 10 \Rightarrow x = +5$ . d) $2x + 5 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +5$ . e) $x + 5 \cdot (-1) = 0 \Rightarrow x = +5$ . f) $x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$ .
3. Media
Calcula el número de oxidación del elemento central en estos compuestos de tres elementos: a) ácido nítrico, $\text{HNO}_3$ ; b) hipoclorito de sodio, $\text{NaClO}$ (la lejía); c) sulfato de sodio, $\text{Na}_2\text{SO}_4$ ; d) ácido carbónico, $\text{H}_2\text{CO}_3$ (el de los refrescos con gas).

Ver solución
a) N +5. b) Cl +1. c) S +6. d) C +4.
a) $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +5$ . b) Na $+1$ : $(+1) + x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +1$ . c) $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +6$ . d) $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +4$ .
4. Difícil
Un compañero ha escrito estas fórmulas: $\text{AlO}$ , $\text{Na}_2\text{O}$ , $\text{CaCl}$ , $\text{MgO}$ . Datos: Al $+3$ ; Na $+1$ ; Ca $+2$ ; Mg $+2$ ; O $-2$ ; Cl $-1$ . Usa la regla de la suma para decidir cuáles están bien y corrige las que estén mal.
Ver solución
Bien: Na₂O y MgO. Mal: AlO (debe ser Al₂O₃) y CaCl (debe ser CaCl₂).
- $\text{AlO}$ : $+3 - 2 = +1 \neq 0$ → mal. Para que salga 0: $\text{Al}_2\text{O}_3$ ( $+6 - 6 = 0$ ).
- $\text{Na}_2\text{O}$ : $2 \cdot (+1) - 2 = 0$ → bien.
- $\text{CaCl}$ : $+2 - 1 = +1 \neq 0$ → mal. Corrección: $\text{CaCl}_2$ ( $+2 - 2 = 0$ ).
- $\text{MgO}$ : $+2 - 2 = 0$ → bien.

Para practicar más

1. Fácil
Indica el número de oxidación de cada elemento en: a) $\text{Li}_2\text{O}$ ; b) $\text{ZnO}$ ; c) $\text{H}_2\text{S}$ ; d) $\text{HCl}$ ; e) $\text{N}_2$ ; f) $\text{Ag}_2\text{O}$ .

Ver solución
a) Li +1, O −2. b) Zn +2, O −2. c) H +1, S −2. d) H +1, Cl −1. e) N 0. f) Ag +1, O −2.
a) Li $+1$ , O $-2$ ( $2 - 2 = 0$ ). b) Zn $+2$ , O $-2$ . c) H $+1$ : $2 + x = 0 \Rightarrow$ S $= -2$ . d) H $+1$ : $1 + x = 0 \Rightarrow$ Cl $= -1$ . e) Sustancia simple: N $= 0$ . f) Ag $+1$ , O $-2$ ( $2 - 2 = 0$ ).
2. Media
El nitrógeno es uno de los elementos con más números de oxidación. Calcula su número de oxidación en: a) $\text{N}_2$ ; b) $\text{NH}_3$ ; c) $\text{N}_2\text{O}$ ; d) $\text{NO}$ ; e) $\text{N}_2\text{O}_3$ ; f) $\text{NO}_2$ ; g) $\text{N}_2\text{O}_5$ .

Ver solución
a) 0. b) −3. c) +1. d) +2. e) +3. f) +4. g) +5.
a) Sustancia simple: 0. b) $x + 3 \cdot (+1) = 0 \Rightarrow -3$ . c) $2x - 2 = 0 \Rightarrow +1$ . d) $x - 2 = 0 \Rightarrow +2$ . e) $2x - 6 = 0 \Rightarrow +3$ . f) $x - 4 = 0 \Rightarrow +4$ . g) $2x - 10 = 0 \Rightarrow +5$ .

Aparecen todos sus números de oxidación: $-3$ , $+1$ , $+2$ , $+3$ , $+4$ , $+5$ (y 0 sin combinar).
3. Media
Calcula el número de oxidación del metal en: a) $\text{SnO}$ ; b) $\text{Cu}_2\text{O}$ ; c) $\text{CuO}$ ; d) $\text{PbO}_2$ . ¿Qué tienen en común estos metales?

Ver solución
a) Sn +2. b) Cu +1. c) Cu +2. d) Pb +4. Todos tienen más de un número de oxidación.
a) $x - 2 = 0 \Rightarrow +2$ . b) $2x - 2 = 0 \Rightarrow +1$ . c) $x - 2 = 0 \Rightarrow +2$ . d) $x + 2 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow +4$ .

El estaño ( $+2$ , $+4$ ), el cobre ( $+1$ , $+2$ ) y el plomo ( $+2$ , $+4$ ) tienen dos números de oxidación: por eso hace falta calcular cuál usan en cada compuesto.
4. Difícil
Calcula el número de oxidación del elemento central: a) ácido fosfórico, $\text{H}_3\text{PO}_4$ (lo llevan algunos refrescos de cola); b) permanganato de potasio, $\text{KMnO}_4$ (un desinfectante de color morado); c) nitrato de sodio, $\text{NaNO}_3$ (un abono); d) sulfato de calcio, $\text{CaSO}_4$ (el yeso).

Ver solución
a) P +5. b) Mn +7. c) N +5. d) S +6.
a) $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 3 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +5$ . b) K $+1$ : $1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7$ . c) Na $+1$ : $1 + x - 6 = 0 \Rightarrow x = +5$ . d) Ca $+2$ : $2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6$ .

Cómo se calcula el número de oxidación en un compuesto