Formalmente, es la carga eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces con elementos distintos fueran 100% iónicos.
Este es el mecanismo básico que promueve las reacciones de óxido-reducción o redox.
Un átomo tiende a obedecer la regla del octeto para así tener una configuración electrónica igual a la de los gases nobles, los cuales son muy estables químicamente (sus átomos no forman enlaces químicos casi con nadie, ni siquiera con ellos mismos).
Dicha regla sostiene que un átomo tiende a tener ocho electrones en su nivel de energía más externo.
Cuando un átomo A necesita, por ejemplo, 3 electrones para obedecer la regla del octeto, entonces dicho átomo tiende a tener un número de oxidación de 3-, cuando adquiera esos 3 electrones.
La regla del octeto y del dueto pueden ser satisfechas compartiendo electrones (formando compuestos covalentes, por ejemplo en moléculas como el agua) o cediendo y adquiriendo electrones (formando compuestos iónicos como por ejemplo en los cristales de cloruro de sodio).
Los elementos metálicos (los cuales tienden a ceder electrones) cuando forman compuestos tienen normalmente estados de oxidación positivos.
El número de oxidación del sodio combinado es 1+, ya que cede un electrón.
El número de oxidación del aluminio combinado es 3+, ya que cede tres electrones.
El número de oxidación del oxígeno combinado es 2−, ya que acepta hasta 2 electrones.
Los electrones cedidos y aceptados por los distintos elementos crean un problema con las cargas eléctricas.
Por ejemplo, Fe2(SO4)3 se denomina sulfato de hierro(III) y su fórmula puede mostrarse como FeIII2(SO4)3.
[10][11] Desde entonces, el término se ha generalizado para implicar una pérdida formal de electrones.
[14]: 84 Este sistema fue sustituido en gran medida por uno sugerido por Alfred Stock en 1919[15] y adoptado[16] por la IUPAC en 1940.
Esta situación y la falta de una verdadera definición única generaron numerosos debates sobre el significado del estado de oxidación, sugerencias sobre métodos para obtenerlo y definiciones del mismo.