מצב חמצון ו מספר חמצון הם כמויות שבדרך כלל שוות לערך זהה לאטומים במולקולה ולעיתים קרובות משתמשים בהן להחלפה. לרוב לא משנה אם המונח מצב חמצון או מספר חמצון משמש.
יש הבדל קל בין שני המונחים.
מצב חמצון מתייחס למידת החמצון של אטום במולקולה. במילים אחרות, מצב החמצון הוא המטען של אטום אם כל הקשרים שהוא יצר היו קשרים יוניים. לכל אטום במולקולה יהיה מצב חמצון מובחן עבור אותה מולקולה בה סכום כל מצבי החמצון יהיה שווה למטען החשמלי הכולל של המולקולה או היון. לכל אטום מוקצה ערך של מצב חמצון המבוסס על כללים שנקבעו מראש בהתבסס על אלקטרונגטיביות וקבוצות טבלה תקופתיות.
אם למולקולה יש מטען נייטרלי, סכום כל מצבי החמצון של האטומים שלו חייב להיות שווה לאפס. לדוגמה, במולקולה FeCl3, לכל אטום כלור הוא מצב חמצון של -1 ואילו לאטום הברזל מצב חמצון של +3. שלושת אטומי הכלור מבטלים את אטום הברזל האחד ומשאירים מטען נטו של 0.
משתמשים במספרי חמצון ב קומפלקס תיאום כימיה. הם מתייחסים למטען שיש לאטום המרכזי אם הכל ליגנדים וזוגות אלקטרונים המשותפים לאטום הוסרו.