La valenza e il numero di ossidazione

I composti contengono almeno due tipi di elementi e nella loro formula compaiono i simboli degli elementi seguiti da opportuni indici numerici che indicano il numero di atomi di ciascuna specie.

Per scrivere le formule dei composti e quindi sapere quali indici mettere accanto ai simboli degli elementi, è necessario conoscere la valenza o il numero di ossidazione.

Valenza

La valenza di un elemento è un numero che rappresenta la capacità degli atomi di legarsi ad altri atomi e quindi il numero di legami che esso può formare. Per esempio l’idrogeno è monovalente cioè può formare un unico legame con un altro atomo. La valenza dipende dagli elettroni di valenza e, più precisamente dal numero degli elettroni di valenza utilizzati per la formazione di legami. Infatti spesso la valenza coincide con il numero di tali elettroni, ovvero con il numero di puntini presenti nel simbolo di Lewis, altre volte coincide con il numero degli elettroni spaiati presenti nel simbolo di Lewis. Molti elementi manifestano più di una valenza cioè hanno diverse capacità di combinazione. Gli elementi si dicono quindi monovalenti, bivalenti, trivalenti, tetravalenti...
Anche nei modelli molecolari gli atomi sono "forniti" di valenza come si vede dall'immagine:

Le formule dei composti binari dalla conoscenza delle valenze 

Per ricavare la formula basta incrociare le valenze dei 2 elementi e porle come indici in basso a destra dei simboli degli elementi. L’indice 1 viene sempre sottinteso. Se i due numeri sono semplificabili è necessario farlo. In questo modo la valenza totale di un elemento è uguale a quella dell’altro elemento.

Per esempio dovendo legare il fosforo P con valenza 5 all’ossigeno O con valenza 2 si ha:

5           2        

P      O                P₂O₅           

valenza totale = 5 x 2 atomi di P = 2 x 5 atomi di O

Numero di ossidazione

Questo numero (che si trova sulla tavola periodica) è un  numero positivo o negativo che, per semplificazione, possiamo immaginare come il  numero degli elettroni che vengono persi o acquistati dagli elementi quando si legano tra di loro. Il segno positivo indica la perdita di elettroni, quello negativo indica l’acquisto. Come per la valenza, molti elementi manifestano più di un numero di ossidazione, cioè hanno diverse capacità di combinazione.

Le formule dei composti binari dalla conoscenza dei numeri di ossidazione

Per ricavare la formula basta incrociare i numeri di ossidazione, (senza i segni + o -) e porli come indici in basso a destra dei simboli degli elementi. L’indice 1 viene sempre sottinteso. Se i due numeri sono semplificabili è necessario farlo. Operando in questo modo si verifica che la somma dei numeri di ossidazione degli elementi presenti nella formula è pari a 0.

ESEMPI:

+2        -2

C      O                CO    ( monossido di carbonio)

+4        -2

C      O                C₂O₄  semplificando   CO₂  (biossido di carbonio o anidride carbonica)

+1        -1

H      Cl               H₁Cl_{1 eliminando l’indice 1} HCl  (acido cloridrico)

+1        -1

Na    Cl               Na₁Cl₁  eliminanado l’indice 1 NaCl (cloruro di sodio)

Da notare che il carbonio (come molti altri elementi) può assumere 2 numeri di ossidazione diversi. Al contrario, l’idrogeno ha sempre numero di ossidazione +1 e l’ossigeno ha sempre numero di ossidazione -2 (ma esistono eccezioni).

Rivedi la lezione in video: