nombre oxydation electrons

Le nombre d'oxydation (n.o., noté en chiffres romains : $+\mathrm{I}$, $-\mathrm{II}$…) d'un élément dans une espèce est la charge fictive qu'il porterait si chaque liaison était attribuée à l'atome le plus électronégatif. Il est la clé de toute la nomenclature : c'est lui qui fixe la valence d'un métal à plusieurs états (fer(II) vs fer(III)) et qui permet de vérifier une formule. Pour un ion monoatomique, le n.o. est égal à la charge réelle.

On applique les conventions suivantes, puis on résout l'équation de la charge :

1. corps simple (élément seul : $\ce{O2}$, $\ce{Fe}$, $\ce{Cl2}$) $\Rightarrow$ n.o. $=0$ ;
2. ion monoatomique $\Rightarrow$ n.o. $=$ charge ($\ce{Cl-}$ : $-\mathrm{I}$ ; $\ce{Ca^2+}$ : $+\mathrm{II}$) ;
3. oxygène $\Rightarrow -\mathrm{II}$ (exceptions : peroxydes $-\mathrm{I}$) ;
4. hydrogène $\Rightarrow +\mathrm{I}$ (exceptions : hydrures métalliques $-\mathrm{I}$) ;
5. alcalins ($\ce{Na}$,$\ce{K}$) $+\mathrm{I}$ ; alcalino-terreux ($\ce{Ca}$,$\ce{Mg}$) $+\mathrm{II}$ ; fluor $-\mathrm{I}$ ;
6. équation de fermeture : la somme de tous les n.o. (chacun multiplié par son indice) égale la charge globale de l'espèce (0 pour une molécule neutre).

On note $x$ le n.o. inconnu, on écrit l'équation et on isole $x$.

$\ce{SO4^2-}$ : l'oxygène vaut $-\mathrm{II}$, la charge globale est $-2$. Avec $x$ le n.o. du soufre :

$\ce{Cr2O7^2-}$ : il y a deux atomes de chrome et sept d'oxygène :

Un atome neutre de numéro atomique $Z$ possède $Z$ électrons. Un ion de charge $q$ (égale au n.o.pour un ion monoatomique) a gagné ou perdu des électrons :

Ainsi $\ce{Cu+}$ ($Z=29$) possède $29-1=28$ électrons ; $\ce{O^2-}$ ($Z=8$) en possède $8-(-2)=10$.

• un métal (cuivre, fer, sodium…) ne prend jamais de n.o. négatif à l'état naturel : on écarte d'office « cuivre $-\mathrm{I}$ ».
• ne pas oublier l'indice : dans $\ce{Cr2O7^2-}$ il y a $2$ chromes, donc c'est $2x$, pas $x$.
• le n.o. de $\ce{O}$ est $-\mathrm{II}$ sauf dans les peroxydes ($\ce{H2O2}$, $\ce{Na2O2}$ : $-\mathrm{I}$), et celui de $\ce{H}$ est $+\mathrm{I}$ sauf dans les hydrures ($\ce{NaH}$, $\ce{CaH2}$ : $-\mathrm{I}$).

Le n.o. tranche les cas de valence variable : dans $\ce{FeO}$, le fer est $+\mathrm{II}$ (oxyde de fer(II)) ; dans $\ce{Fe2O3}$, il est $+\mathrm{III}$ (oxyde de fer(III)). Même couple d'éléments, mais un n.o. différent impose une formule et un nom différents.