Elementos químicos

Enunciado

En la ecuación:

$$CaC_2 + 2 H_2O \rightarrow H - C \equiv C - H + Ca(OH)_2$$

¿Cuáles son respectivamente los estados de oxidación del carbono en el carburo de calcio (CaC$_2$) y en el acetileno (C$_2$H$_2$)?

A) $0$ y $-1$

B) $-1$ y $+1$

C) $-1$ y $-1$

D) $-2$ y $+1$

Para resolver esta pregunta debemos saber que los números de oxidación se asignan según un conjunto de reglas. Las reglas más básicas son:

El número de oxidación de un átomo en su forma elemental siempre es cero.
El número de oxidación de cualquier ion monoatómico es igual a su carga.
Los no metales tienen en general números de oxidación negativos aunque en ocasiones pueden ser positivos. Así el oxígeno es normalmente $-2$ excepto en los peróxidos en que es $-1$. El número de oxidación del hidrógeno es $+1$ cuando está unido a no metales y $-1$ cuando se une a metales como por ejemplo en los hidruros. El número de oxidación del flúor es $-1$ en todos sus compuestos.
La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto neutro es cero.
La suma de los números de oxidación en un ion poliatómico es igual a la carga del ion.

Conforme a lo anterior los números de oxidación del carbono en el carburo de calcio y en el acetileno pueden obtenerse del siguiente modo:

$CaC_2$ (carburo de calcio): la electronegatividad del carbono es mayor que la del calcio por lo tanto el calcio tendrá número de oxidación positivo mientras que el carbono negativo. El calcio pertenece al grupo II A (metales alcalinotérreos) entonces su número de oxidación es $+2$. Por lo tanto los 2 átomos de carbono deben tener en total $-2$ según la regla (4) que dice que la suma de los números de oxidación de todos los átomos en un compuesto neutro es cero. Se concluye entonces que cada átomo de carbono tiene número de oxidación $-1$.
$H - C \equiv C - H$ (acetileno): como se señala en la regla (3) el hidrógeno tiene número de oxidación $+1$ cuando se une a no metales. Como hay dos átomos de hidrógeno tenemos un total de $+2$. De acuerdo con la regla (4) la suma de los números de oxidación de todos los átomos en un compuesto neutro es cero entonces la suma de los átomos de carbono debe ser $-2$. Esto da para cada átomo de carbono el valor de $-1$.

En resumen el número de oxidación del carbono en el carburo de calcio y en el acetileno es -1.