NOX: o que é, tabela, regras de cálculo e exercícios

O Número de Oxidação (NOX) é um conceito fundamental na química, especialmente no estudo das reações de oxirredução. Ele ajuda a identificar como os elétrons são transferidos entre átomos durante essas reações, permitindo um melhor entendimento dos processos de oxidação (perda de elétrons) e redução (ganho de elétrons). 

O NOX também é importante para balancear equações químicas e prever o comportamento de substâncias em diversas reações. Neste texto, vamos explorar as regras de cálculo, exemplos práticos e sua aplicação em questões de vestibulares e do Exame Nacional do Ensino Médio (Enem).

O que é NOX?

O Número de Oxidação (NOX) é uma ferramenta usada para acompanhar a transferência de elétrons em reações químicas, especialmente em reações de oxirredução (reações de redução e oxidação).

Ele representa a carga teórica que um átomo teria em uma molécula ou íon se todos os elétrons das ligações fossem atribuídos ao átomo mais eletronegativo, ou seja, aquele que "atrai" mais os elétrons.

Conceito-chave:

• Oxidação: é o processo em que um átomo perde elétrons, o que resulta em um aumento no seu número de oxidação.
• Redução: é o processo oposto, no qual um átomo ganha elétrons, resultando em uma diminuição no seu número de oxidação.

O NOX ajuda a entender quais átomos estão perdendo ou ganhando elétrons em uma reação, facilitando o balanceamento das reações e a identificação de substâncias que estão sendo oxidadas ou reduzidas.

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Tabela de NOX

Veja quais elementos compõem a tabela:

Elemento/Grupo	NOX
Hidrogênio (H)	+1 (exceto em hidretos, onde é -1)
Oxigênio (O)	-2 (exceto em peróxidos (-1), superóxidos (-½), fluoretos (+2) e difluoretos (+1)
Flúor (F)	-1
Metais alcalinos (grupo 1)	+1
Metais alcalinos terrosos (grupo 2)	+2
Halogênios (exceto F)	-1 (em substâncias compostas à direita da fórmula molecular)
Calcogênios	-2 (em substâncias compostas à direita da fórmula molecular)
Metais de transição	Varia (depende do composto)
Ag	+1
Zn	+2
Cd	+2
Al	+3

Regras para determinar o NOX

Existem várias regras que ajudam a determinar o número de oxidação de átomos em compostos e moléculas. Essas regras são estabelecidas para serem aplicáveis de forma geral em diferentes contextos:

Regra 1: substâncias simples

Essa regra se aplica a qualquer elemento que não esteja combinado quimicamente com outro elemento, ou seja, quando ele está em sua forma pura, no chamado estado elementar. Nesses casos, o número de oxidação é zero, pois não há transferência ou compartilhamento de elétrons entre átomos diferentes.

Veja alguns exemplos:

• H₂, O₂, N₂, Fe, Cl₂: todos esses são exemplos de elementos no estado elementar, ou seja, formados apenas por átomos iguais. O NOX de todos eles é 0.
• Grafite (C) ou diamante (C): como o carbono nessas formas não está ligado a nenhum outro elemento, o NOX dele é 0.

Regra 2: íons monoatômicos

Essa regra se aplica a átomos que existem na forma de íons, ou seja, quando eles perderam ou ganharam elétrons e possuem uma carga líquida. O número de oxidação é igual à carga desse íon, pois a carga reflete exatamente quantos elétrons foram ganhos ou perdidos.

Alguns exemplos:

• Na⁺ (íon sódio): o átomo de sódio perdeu um elétron para formar esse íon, portanto o seu NOX é +1.
• Cl^- (íon cloreto): o átomo de cloro ganhou um elétron para formar o íon cloreto, então o seu NOX é -1.
• Ca²⁺ (íon cálcio): o átomo de cálcio perdeu dois elétrons, então seu NOX é +2.
• O^2- (íon óxido): o oxigênio ganhou dois elétrons, logo, o seu NOX é -2.

Em íons monoatômicos, o número de oxidação reflete diretamente a carga do íon, tornando fácil determinar o NOX.

Regra 3: oxigênio e hidrogênio

O hidrogênio geralmente possui NOX +1 quando está ligado a não metais. Isso acontece porque o hidrogênio, ao se ligar com elementos mais eletronegativos, tende a ceder o seu único elétron, resultando nesse número de oxidação positivo.

Um exemplo clássico é a molécula de água (H₂O), onde o hidrogênio está ligado ao oxigênio, que é mais eletronegativo, atribuindo ao hidrogênio o NOX de +1. No entanto, há uma exceção importante: em hidretos metálicos, quando o hidrogênio está ligado a um metal (como no NaH – hidreto de sódio), o hidrogênio assume NOX -1, porque, nesses casos, ele ganha elétrons do metal.

Já o oxigênio é altamente eletronegativo e, na maioria dos compostos, tem NOX -2. Isso ocorre porque ele tende a atrair elétrons para si quando está ligado a outros átomos, como no caso da água (H₂O), onde o oxigênio recebe os elétrons compartilhados dos átomos de hidrogênio.

Contudo, existem exceções notáveis: 

• Em peróxidos (como o H₂O₂ – peróxido de hidrogênio), o oxigênio tem NOX -1, porque os dois átomos de oxigênio compartilham os elétrons de forma diferente da usual. 
• Nos superóxidos, apresenta NOX -½
• Nos fluoretos, apresenta NOX +2, exemplo o OF₂.
• Nos difluoretos, apresenta NOX +1.

Regra 4: soma em moléculas neutras e íons

Esta regra estabelece que a soma dos números de oxidação de todos os átomos de uma molécula neutra deve ser igual a zero. Em outras palavras, as cargas positivas e negativas dentro da molécula precisam se equilibrar, pois a molécula é eletricamente neutra.

No caso de íons, a soma dos NOX dos átomos deve ser igual à carga total do íon.

Exemplo com molécula neutra:

• CO₂ (dióxido de carbono): o oxigênio tem NOX -2 (cada oxigênio contribui com -2, totalizando -4). O carbono tem NOX +4. A soma dos NOX é (+4) + 2 x (-2) = 0, correspondendo à carga total da molécula, que é neutra.

Exemplo com íon:

• SO₄^2- (íon sulfato): o oxigênio tem NOX -2 (totalizando -8). Para que a soma dos NOX seja igual à carga do íon (-2), o enxofre (S) deve ter NOX +6. A soma é (+6) + 4 x (-2) = -2, o que corresponde à carga do íon sulfato.

Como calcular o NOX em compostos químicos

O cálculo envolve seguir uma série de regras baseadas nas características dos elementos e na sua posição dentro da molécula. Veja um passo a passo:

• Passo 1: conheça as regras gerais de NOX
  Antes de calcular o NOX, é importante conhecer as regras básicas citadas no tópico anterior.
  
• Passo 2: identifique os elementos e aplicação das regras
  Para cada átomo em um composto químico, aplique as regras mencionadas acima.
  
• Passo 3: calcule o NOX de cada elemento no composto
  Comece pelos elementos que têm regras fixas, como o oxigênio, hidrogênio ou os metais dos grupos 1 e 2, e depois calcule o NOX dos outros átomos de forma a garantir que a soma dos NOX seja zero (para moléculas neutras) ou corresponda à carga (para íons).
  
• Passo 4: verifique a soma
  Sempre confira a soma dos números de oxidação. Para compostos neutros, a soma deve ser 0; para íons, a soma deve ser igual à carga do íon.

Resumo: Número de Oxidação

Confira um resumo com as principais informações do que você leu aqui:

O que é NOX?
É um valor que indica como os elétrons são distribuídos entre átomos em uma molécula ou íon. Ele é essencial para entender reações de oxirredução (oxidação e redução).

Funções:

• Identifica átomos que perdem (oxidação) ou ganham elétrons (redução).
• Facilita o balanceamento de equações químicas.
• Ajuda a prever o comportamento de substâncias em reações.

Regras principais para determinar o NOX:

• Substâncias simples: NOX = 0 (ex: H₂, O₂, Cl₂)
• Íons monoatômicos: NOX = carga do íon (ex: Na⁺ → +1, O²⁻ → -2)
• Hidrogênio: +1 (com não metais) ou -1 (em hidretos metálicos)
• Oxigênio: geralmente -2 (mas pode variar em peróxidos, superóxidos e fluoretos)
• A soma dos NOX de todos os átomos deve ser:
  • 0 em moléculas neutras
  • Igual à carga do íon em espécies iônicas

Passo a passo para calcular o NOX:

1. Aplique as regras fixas (H, O, grupos 1 e 2, etc.)
2. Use a soma total (0 ou carga do íon) para encontrar os NOX restantes
3. Verifique se a soma está correta

Como o assunto cai no Enem e nos vestibulares

Quando analisamos o conteúdo de NOX voltado para a Química no Enem, ele aparece inserido sutilmente na questão, diferentemente dos vestibulares que têm abordagens mais diretas, perguntando qual o NOX dos elementos na reação ou na substância.

Veja exemplos a seguir:

Exemplo 1

(Enem) A aplicação excessiva de fertilizantes nitrogenados na agricultura pode acarretar alterações no solo e na água pelo acúmulo de compostos nitrogenados, principalmente a forma mais oxidada, favorecendo a proliferação de algas e plantas aquáticas e alterando o ciclo do nitrogênio, representado no esquema. A espécie nitrogenada mais oxidada tem sua quantidade controlada por ação de microrganismos que promovem a reação de redução dessa espécie, no processo denominado desnitrificação.

O processo citado está representado na etapa:

a) I
b) II
c) III
d) IV
e) V

Exemplo 2

(Uerj) Recentemente, a Marinha do Brasil afundou no mar um porta-aviões deteriorado. Ambientalistas criticaram a operação, pois a estrutura do navio continha amianto, fibra mineral nociva à saúde. O principal componente do amianto é a substância de fórmula química Mg₃Si₂O₅(OH)₄.

Nessa substância, o número de oxidação do silício é igual a:

Dados: H (grupo 1); Mg (grupo 2 ou família IIA); Si (grupo 14 ou família IVA); O (grupo 16 ou família VIA).

a) - 6
b) - 4
c) + 4
d) + 6

Resposta: [C]