Electronegatividad y número de oxidación

La electronegatividad es la tendencia de un átomo/molécula a atraer electrones; el número de oxidación es un indicador de su entorno de enlace.

Electronegatividad

La electronegatividad es una propiedad que describe la tendencia de un átomo a atraer electrones (o densidad de electrones) hacia sí mismo. La electronegatividad de un átomo se ve afectada tanto por su número atómico como por el tamaño del átomo. Cuanto más alta es la electronegatividad, más atrae un elemento a los electrones. Lo contrario de la electronegatividad es la electropositividad, que es una medida de la capacidad de un elemento para donar electrones.

La electronegatividad no se mide directamente, sino que se calcula basándose en mediciones experimentales de otras propiedades atómicas o moleculares. Se han propuesto varios métodos de cálculo, y aunque puede haber pequeñas diferencias en los valores numéricos de los valores de electronegatividad calculados, todos los métodos muestran la misma tendencia periódica entre los elementos.

La electronegatividad, tal y como se suele calcular, no es estrictamente una propiedad de un átomo, sino una propiedad de un átomo en una molécula. Las propiedades de un átomo libre incluyen la energía de ionización y la afinidad de los electrones. Se espera que la electronegatividad de un elemento varíe con su entorno químico, pero normalmente se considera una propiedad transferible; es decir, valores similares serán válidos en una variedad de situaciones.

En el nivel más básico, la electronegatividad está determinada por factores como la carga nuclear y el número/ubicación de otros electrones presentes en las capas atómicas. La carga nuclear es importante porque cuantos más protones tenga un átomo, más «tirará» de los electrones negativos. La ubicación de los electrones en el espacio es un factor que contribuye porque cuantos más electrones tenga un átomo, más lejos del núcleo estarán los electrones de valencia y, como resultado, experimentarán menos carga positiva; esto se debe a su mayor distancia del núcleo y a que los otros electrones en los orbitales del núcleo de menor energía actuarán para proteger a los electrones de valencia del núcleo cargado positivamente.

El método de cálculo de la electronegatividad más utilizado fue propuesto por Linus Pauling. Este método da lugar a una cantidad adimensional, comúnmente denominada escala de Pauling, con un rango de 0,7 a 4. Si observamos la tabla periódica sin los gases inertes, la electronegatividad es mayor en la parte superior derecha y menor en la inferior izquierda.

Electronegatividad de los elementos: La electronegatividad es mayor en la parte superior derecha de la tabla y menor en la parte inferior izquierda.

Por lo tanto, el flúor (F) es el más electronegativo de los elementos, mientras que el francio (Fr) es el menos electronegativo.

Números de oxidación

Es común considerar que un único valor de electronegatividad es válido para la mayoría de las situaciones de enlace en las que puede estar un átomo determinado. Aunque este enfoque tiene la ventaja de la simplicidad, está claro que la electronegatividad de un elemento no es una propiedad atómica invariable; más bien, se puede pensar que depende de una cantidad llamada «el número de oxidación» del elemento.

Una forma de caracterizar los átomos de una molécula y de llevar la cuenta de los electrones es asignando números de oxidación. El número de oxidación es la carga eléctrica que tendría un átomo si los electrones de enlace se asignaran exclusivamente al átomo más electronegativo, y puede identificar qué átomo se oxida y cuál se reduce en un proceso químico. Se pueden utilizar seis reglas a la hora de asignar los números de oxidación:

1. El número de oxidación de un elemento en su estado natural (es decir, como se encuentra en la naturaleza) es cero. Por ejemplo, el hidrógeno en el H2, el oxígeno en el O2, el nitrógeno en el N2, el carbono en el diamante, etc., tienen números de oxidación cero.
2. En los compuestos iónicos, la carga iónica de un átomo es su número de oxidación.
3. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un ion o molécula es igual a su carga neta.
4. En los compuestos con no metales, el número de oxidación del hidrógeno es +1. Sin embargo, cuando el hidrógeno se une a un metal, su número de oxidación se reduce a -1 porque el metal es un elemento más electropositivo, o menos electronegativo.
5. Al oxígeno se le asigna un número de oxidación de -2 en la mayoría de los compuestos. Sin embargo, hay ciertas excepciones. En los peróxidos (O22-), como el peróxido de hidrógeno (H2O2), el número de oxidación del oxígeno es -1. En el difluoruro de oxígeno (OF2), el número de oxidación del oxígeno es +2, mientras que en el difluoruro de dioxígeno (O2F2), al oxígeno se le asigna un número de oxidación de +1 porque el flúor es el elemento más electronegativo en estos compuestos, por lo que se le asigna un número de oxidación de -1.
6. Al átomo con mayor electronegatividad, típicamente un elemento no metálico, se le asigna un número de oxidación negativo, mientras que al otro átomo, que a menudo pero no necesariamente es un elemento metálico, se le da un número de oxidación positivo.