¿En qué se diferencian los estados de oxidación de las posibles cargas en los iones de cada elemento? ¿Por qué hay menos posibles Iones que los estados de O?

Las posibles cargas en los iones de cada elemento son el rango completo de +1 a + Z (el número atómico del elemento). En otras palabras, cualquier cosa, desde no electrones hasta una sola falta, es físicamente posible. Los átomos de algunos elementos, pero no todos, aceptarán un electrón adicional que dé un ión -1. La mayoría de estos iones solo aparecen en los plasmas, y tienen poca importancia química, pero estrictamente hablando hay más iones posibles que estados de oxidación.

Dicho esto, los estados de oxidación pueden oscilar entre aproximadamente +8 y aproximadamente -4. Pero los estados de oxidación con valores absolutos altos tienden a ocurrir en compuestos covalentes polares en lugar de compuestos estrictamente iónicos. Esto es cierto incluso para compuestos metálicos como KMnO4 (Mn tiene un estado de oxidación +7 aquí), donde el enlace en MnO4- tiene una gran cantidad de caracteres covalentes. Una razón física de esto es que es difícil acumular una carga positiva o negativa alta en un átomo. Una carga positiva alta tenderá a atraer electrones de otros elementos, y esto llevará a compartir electrones. De manera similar, una carga negativa alta tenderá a compartir sus electrones con los átomos vecinos, lo que también lleva a compartir electrones. Por otro lado, los elementos con estados de oxidación de +2, +1, -1 y -2 comúnmente forman compuestos iónicos como NaCl y MgS (pero no siempre: H2O es polar covalente).

Por lo tanto, los estados de oxidación altamente positivos o altamente negativos (TL; DR) tienden a formar compuestos covalentes polares en lugar de compuestos iónicos, debido a que demasiada carga o en un átomo conduce casi inevitablemente a compartir electrones.