V kemiji se izraza oksidacija in redukcija nanašata na reakcije, pri katerih atom (ali skupina atomov) zaporedoma izgubi ali pridobi elektrone. Oksidacijsko število je število, dodeljeno atomu (ali skupini atomov), ki kemikom pomaga slediti, koliko elektronov je na voljo za prenos in ali se dani reaktant oksidira ali reducira v reakciji. Postopek dodeljevanja oksidacijskih števil atomom se lahko giblje od zelo enostavnega do precej zapletenega, odvisno od naboja v atomu in kemične sestave molekul, ki sestavljajo atom. Za bolj zapletenost imajo nekateri atomi več kot eno oksidacijsko število. Na srečo se določitev oksidacijskega števila opravi s pravili, ki so jasna in enostavna za sledenje, čeprav bo poznavanje osnovne kemije in algebre precej olajšalo razlago teh pravil.
Korak
Metoda 1 od 2: Določanje oksidacijskega števila na podlagi kemijskih predpisov
Korak 1. Ugotovite, ali so zadevne snovi elementi
Atomi prostih elementov imajo vedno oksidacijsko število 0. To velja za atome, katerih elementarna oblika je sestavljena iz enega samega atoma, pa tudi za atome, katerih elementarna oblika je dvoatomična ali poliatomska.
- Na primer, oba Al(s) pa tudi Cl2 imajo oksidacijsko število 0, ker so oblike elementov, ki niso vezani na druge elemente.
- Upoštevajte, da elementarna oblika Žveplo, S8, ali oktasulfur, čeprav nenormalen, ima tudi oksidacijsko število 0.
Korak 2. Ugotovite, ali so zadevne snovi ioni
Ioni imajo enako oksidacijsko število kot njihov naboj. To velja za ione, ki niso vezani na druge elemente, pa tudi za ione, ki so del ionskih spojin.
- Na primer ion Cl- ima oksidacijsko število -1.
- Ion Cl ima še vedno oksidacijsko število -1, ko je Cl del spojine NaCl. Ker ima ion Na po definiciji naboj +1, vemo, da ima ion Cl naboj -1, zato oksidacijsko število ostane -1.
Korak 3. Zavedajte se, da imajo kovinski ioni lahko več oksidacijskih stanj
Mnogi kovinski elementi imajo več kot en naboj. Na primer, kovinsko železo (Fe) je lahko ion z nabojem +2 ali +3. Naboj kovinskega iona (in s tem njegovo oksidacijsko število) je mogoče določiti bodisi glede na naboje drugih sestavnih atomov v spojini, bodisi, ko je zapisan v besedilni obliki z rimskimi številkami (kot v stavku, železov (III) ion ima naboj + 3).
Na primer, poglejmo spojino, ki vsebuje kovinski ion aluminij. Spojina AlCl3 ima skupni naboj 0. Ker vemo, da je ion Cl- ima naboj -1 in obstajajo 3 Cl. ioni- v spojini mora imeti ion Al naboj +3, tako da je skupni naboj vseh ionov 0. Tako je oksidacijsko število Al +3.
Korak 4. Dodelite oksidacijsko število -2 kisiku (brez izjeme)
V skoraj vseh primerih ima kisikov atom oksidacijsko število -2. Pri tem pravilu obstaja nekaj izjem:
- Ko je kisik v svoji elementarni obliki (O2), je oksidacijsko število 0, ker je to pravilo za vse atome elementa.
- Ko je kisik del peroksida, je njegovo oksidacijsko število -1. Peroksidi so razred spojin, ki vsebujejo enojne vezi kisik-kisik (ali peroksidni anion O2-2). Na primer v molekuli H.2O2 (vodikov peroksid), kisik ima oksidacijsko število (in naboj) -1. Ko je kisik del superoksida, je njegovo oksidacijsko število -0,5.
- Ko je kisik vezan na fluor, je njegovo oksidacijsko število +2. Za več informacij glejte predpise o fluoru spodaj. Jaz ne2F.2), je njegovo oksidacijsko število +1.
Korak 5. Dodelite oksidacijsko število +1 vodiku (brez izjeme)
Tako kot kisik je tudi oksidacijsko število vodika poseben primer. Na splošno ima vodik oksidacijsko število +1 (razen, kot zgoraj, v svoji elementarni obliki, H2). V primeru posebnih spojin, imenovanih hidridi, ima vodik oksidacijsko število -1.
Na primer v H.2O, vemo, da ima vodik oksidacijsko število +1, ker ima kisik naboj -2 in potrebujemo naboj 2 +1, da je naboj spojine nič. V natrijevem hidridu, NaH, ima vodik oksidacijsko število -1, ker ima naboj na ion naboj +1, in da je vsota nabojev na spojini nič, vodikov naboj (in s tem njegov oksidacijsko število) mora biti -1.
Korak 6. Fluor ima vedno oksidacijsko število -1
Kot je navedeno zgoraj, se lahko oksidacijske številke nekaterih elementov razlikujejo zaradi več dejavnikov (kovinski ioni, atomi kisika v peroksidih itd.) Vendar ima fluor oksidacijsko število -1, ki se nikoli ne spremeni. To je zato, ker je fluor najbolj elektronegativen element - z drugimi besedami, to je element, ki se najmanj verjetno odreče svojim elektronom in najverjetneje prevzame atome drugih elementov. Tako se dajatev ne spremeni.
Korak 7. Naj bo oksidacijsko število v spojini enako naboju na spojini
Oksidacijska števila vseh atomov v spojini morajo biti enaka naboju na spojini. Na primer, če spojina nima naboja, se mora oksidacijsko število vsakega atoma dodati do nič; če je spojina poliatomski ion z nabojem -1, mora oksidacijsko število sešteti do -1 itd.
To je dober način za preverjanje vašega dela - če se oksidacijske številke v vaši spojini ne seštevajo z nabojem vaše spojine, veste, da ste nastavili eno ali več napačnih oksidacijskih števil
Metoda 2 od 2: Dodeljevanje števil atomom brez pravila oksidacijskega števila
Korak 1. Poiščite atome brez pravila oksidacijskega števila
Nekateri atomi nimajo posebnih pravil glede oksidacijskih števil. Če vaš atom ni prikazan v zgornjih pravilih in niste prepričani, kakšen je njegov naboj (na primer, če so atomi del večje spojine in zato ne kažejo svojih ustreznih nabojev), lahko najdete oksidacijsko število s postopkom izločanja. Najprej boste določili oksidacijsko stanje vseh atomov v spojini, nato boste le neznane atome razrešili na podlagi celotnega naboja spojine.
Na primer v spojini Na2TAKO4, naboj žvepla (S) ni znan - atom ni v elementarni obliki, zato njegovo oksidacijsko število ni 0, vendar je to vse, kar vemo. To je dober primer tega algebrskega načina določanja oksidacijskega števila.
Korak 2. Poiščite znana oksidacijska števila drugih elementov v spojini
S pravili za določanje oksidacijskih števil določite oksidacijske številke drugih atomov v spojini. Pazite na posebne primere, kot so O, H itd.
V Na2TAKO4, vemo, da ima ion Na po naših pravilih naboj (in s tem njegovo oksidacijsko število) +1, kisikov atom pa oksidacijsko število -2.
Korak 3. Pomnožite število atomov z njihovim oksidacijskim številom
Zdaj, ko poznamo oksidacijska števila vseh naših atomov, razen neznanega, moramo upoštevati dejstvo, da se nekateri od teh atomov lahko pojavijo večkrat. Pomnožite vsako število koeficientov vsakega atoma (spodaj napisano malo za kemijskim simbolom atoma v spojini) z njegovim oksidacijskim številom.
V Na2TAKO4, vemo, da obstajata 2 atoma Na in 4 atoma O. Pomnožili bomo 2 × +1, oksidacijsko število Na, da dobimo odgovor 2, in pomnožili 4 × -2, oksidacijsko število O, da dobimo odgovor -8.
Korak 4. Seštejte rezultate
Če dodate zmnožek vašega množenja, dobite oksidacijsko število spojine, ne da bi izračunali neznano oksidacijsko število vašega atoma.
V primeru Na2TAKO4 mi, dodamo 2 do -8, da dobimo -6.
Korak 5. Izračunajte neznano oksidacijsko število na podlagi naboja spojine
Zdaj imate vse, kar potrebujete za iskanje neznanih oksidacijskih števil s pomočjo preproste algebre. Ustvarite enačbo: vaš odgovor v prejšnjem koraku skupaj z neznano oksidacijsko številko je enak celotnemu naboju spojine. Z drugimi besedami: (količina znanega oksidacijskega števila) + (neznano oksidacijsko število, ki se išče) = (naboj spojine).
-
V primeru Na2TAKO4 nas bomo rešili na naslednji način:
- (vsota znanega oksidacijskega števila) + (neznano oksidacijsko število, ki se išče) = (naboj spojine)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S ima oksidacijsko število
6. korak. v Na2TAKO4.
Nasveti
- Atomi v elementarni obliki imajo vedno oksidacijsko število 0. Monatomski ion ima oksidacijsko število enako svojemu naboju. Kovina 1A v svoji elementarni obliki, kot so vodik, litij in natrij, ima oksidacijsko število +1; Kovine 2A v elementarni obliki, kot sta magnezij in kalcij, imajo oksidacijsko število +2. Tako vodik kot kisik imata dve različni oksidacijski stopnji, ki sta lahko odvisni od vezi.
- V spojini mora biti vsota vseh oksidacijskih števil enaka 0. Če ima ion na primer 2 atoma, mora biti vsota oksidacijskih števil enaka naboju iona.
- Zelo koristno je vedeti, kako brati periodni sistem elementov in lokacijo kovin in nekovin.
