Comment trouver les nombres d'oxydation

En chimie, les termes « oxydation » et « réduction » se réfèrent aux réactions au cours desquelles un atome (ou groupe d’atomes) perd ou gagne des électrons, respectivement. On appelle nombres d’oxydation des nombres assignés aux atomes (ou groupes d’atomes) et qui aident les chimistes à savoir combien d’électrons peuvent être transférés et si un réactif subit une oxydation ou une réduction au cours d’une réaction. Le processus par lequel on assigne un nombre d’oxydation aux atomes peut être simple à très compliqué en fonction de la charge des atomes et de la composition chimiques des molécules auxquelles ils appartiennent. Pour compliquer encore les choses, certains atomes peuvent avoir plus de deux nombres d’oxydation. Heureusement, la détermination du nombre d’oxydation est régie par des règles bien définies et faciles à mettre en œuvre, bien qu’il puisse être utile de posséder des connaissances en chimie et en algèbre.

Steps

  1. Identifiez si le produit sur lequel vous travaillez est un atome élémentaire. Le nombre d’oxydation des atomes élémentaires, libres et non combinés à d’autres éléments, est toujours de 0. Ceci est vrai pour les atomes dont la forme élémentaire est composée de ce simple atome, mais aussi pour les atomes dont la forme élémentaire est diatomique ou polyatomique.
    • Par exemple, Al(s) et Cl2 possèdent tous les deux des nombre d’oxydation de 0 car ils sont sous forme élémentaire, non combinée.
    • Notez que la forme élémentaire du souffre, S8, ou octasoufre, bien qu’irrégulier, possède aussi un nombre d’oxydation de 0.
  2. Identifiez si le produit en question est sous forme ionisée. Le nombre d’oxydation des ions est égal à leur charge. Ceci est vrai pour les ions qui ne sont pas liés à d’autres éléments mais aussi pour les ions qui font partie d’un composé ionique.
    • Par exemple, le nombre d’oxydation de l’ion Cl est de -1.
    • L’ion Cl possède toujours un nombre d’oxydation de -1 lorsqu’il fait partie du composé NaCl. Parce la charge de l’ion Na, par définition, est de +1, nous savons que la charge de l’ion Cl est de -1. Ainsi, son nombre d’oxydation est toujours de -1.
  3. Pour les ions métalliques, il peut exister plusieurs nombres d’oxydation. De nombreux éléments métalliques possèdent plus d’une charge. Par exemple, le fer (Fe) peut être sous forme ionisée avec une charge de +2 ou +3. Les charges des ions métalliques (et donc leurs nombres d’oxydation) peuvent être déterminées en fonction des charges des autres atomes du composé dont ils font partie, ou alors en utilisant les nombres romains lorsque l’information est écrite sous forme de texte (comme dans la phrase : « La charge de l’ion fer(III) est de +3 »).
    • Prenons l’exemple d’un composé contenant l’ion métallique aluminium. Le composé AlCl3 possède une charge globale de 0. Nous savons que les ions Cl possèdent une charge de -1 et qu’ils sont au nombre de 3 dans le composé, donc l’ion Al doit avoir une charge de +3 de sorte que la charge globale de tous les ions soit égale à 0. Donc, le nombre d’oxydation de Al est de +3.
  4. Assignez à l’oxygène un nombre d’oxydation de -2 (sauf exceptions). Dans la plupart des cas, les atomes d’oxygène possèdent un nombre d’oxydation de -2. Il existe toutefois quelques exceptions à cette règle :
    • Lorsque l’oxygène est à l’état élémentaire (O2), son nombre d’oxydation est de 0, comme c’est le cas pour tous les atomes élémentaires.
    • Lorsque l’oxygène fait partie d’un peroxyde, alors son numéro d’oxydation est de -1. Les peroxydes sont une classe de composés qui possèdent une liaison simple oxygène-oxygène (ou anion peroxyde O2). Par exemple, dans la molécule d’H2O2 (peroxyde d’hydrogène), le nombre d’oxydation de l’oxygène (et sa charge) est de -1.
    • Lorsque l’oxygène est lié au fluor, son nombre d’oxydation est de +2. Pour plus d’informations, lisez les règles pour le fluor dans la suite de cet article.
  5. Assignez un nombre d’oxydation de +1 à l’hydrogène (sauf exceptions). Comme pour l’oxygène, le nombre d’oxydation de l’hydrogène est soumis à des cas exceptionnels. En général, le nombre d’oxydation de l’hydrogène est de +1 (à moins, encore une fois, qu’il ne soit sous sa forme élémentaire, H2). Toutefois, dans le cas de composés spéciaux dits hybrides, l’hydrogène possède un nombre d’oxydation de -1.
    • Par exemple, dans la molécule d’H2O, nous savons que l’hydrogène possède un nombre d’oxydation de +1 parce que l’oxygène possède une charge de -2 et que nous avons besoin de 2 +1 charges pour que la charge globale du composé soit égale à 0. Toutefois, dans la forme hybride de la soude, NaH, l’hydrogène possède un nombre d’oxydation de -1 car les ions Na possèdent une charge de +1 ; donc, pour que la charge totale du composé soit égale à zéro, la charge de l’hydrogène (et donc son nombre d’oxydation) doit être égale à -1.
  6. Le fluor possède toujours un nombre d’oxydation de -1. Comme nous l’avons déjà mentionné, le nombre d’oxydation de certains éléments peut varier pour de nombreuses raisons (c’est le cas des ions métalliques, des atomes d’oxygène dans les peroxydes, etc). Toutefois, le fluor possède un nombre d’oxydation de -1, et celui-ci ne change jamais. Ceci est du au fait que le fluor est l’élément le plus électronégatif – en d’autres termes, il est l’élément qui a le moins de chances de donner un de ses électrons et qui a le plus de chances de prendre le ou les électron(s) d’un autre élément. C’est pourquoi sa charge ne change pas.
  7. Considérez le nombre d’oxydation d’un composé comme égal à la charge de ce composé. La somme des nombres d’oxydation de tous les atomes d’un composé doit être égale à la charge de ce composé. Par exemple, si un composé n’est pas chargé, la somme des nombres d’oxydation de l’ensemble de ses atomes doit être égale à 0; si le composé est un ion polyatomique de charge -1, alors la somme des nombres d’oxydation doit être égale à -1, etc.
    • C’est une bonne façon de vérifier si vous avez bien fait votre travail – si la somme des nombres d’oxydation de votre composé n’est pas égale à la charge totale de votre composé, alors vous pouvez être sûr que vous vous êtes trompé quelque part dans la détermination de vos nombres d’oxydation.

Conseils

  • Le nombre d’oxydation des atomes sous forme élémentaire est toujours égal à 0. Le nombre d’oxydation d’un ion monoatomique est égal à sa charge. Les métaux du groupe 1A et sous forme élémentaire, comme l’hydrogène, le lithium et le sodium, possèdent un nombre d’oxydation de +1; les métaux du groupe 2A et sous leur forme élémentaire, comme le magnésium et le calcium, possèdent un nombre d’oxydation de +2. L’hydrogène et l’oxygène peuvent tous les deux avoir deux nombres d’oxydation différents en fonction du ou des élément(s) auxquels ils sont liés.
  • Dans un composé donné, la somme de tous les nombres d’oxydation doit être égale à 0. Si un ion possède deux atomes, la somme des nombres d’oxydation doit être égal à la charge ionique.
  • Il est très utile de savoir lire le tableau périodique des éléments et de savoir y situer les métaux et les non-métaux.

Éléments nécessaires

  • Tableau périodique des éléments.
  • Un accès internet et/ou des livres de chimie.
  • Du papier, un stylo ou un crayon.
  • Une calculatrice.
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