A kémiában az oxidáció és redukció kifejezés olyan reakciókra utal, amelyek során egy atom (vagy atomcsoport) egymás után elveszíti vagy nyer elektronokat. Az oxidációs szám az atomhoz (vagy atomcsoporthoz) rendelt szám, amely segít a vegyészeknek nyomon követni, hogy hány elektron áll rendelkezésre az átvitelhez, és hogy egy adott reagens oxidálódik -e vagy redukálódik -e egy reakció során. Az atomokhoz tartozó oxidációs számok hozzárendelési folyamata nagyon egyszerűtől egészen bonyolultig terjedhet, az atom töltése és az atomot alkotó molekulák kémiai összetétele alapján. A dolgok bonyolultabbá tétele érdekében néhány atomnak egynél több oxidációs száma van. Szerencsére az oxidációs szám meghatározása egyértelmű és könnyen követhető szabályokkal történik, bár az alapvető kémia és algebra ismerete jelentősen megkönnyíti ezeknek a szabályoknak a magyarázatát.
Lépés
1. módszer a 2 -ből: Az oxidációs szám meghatározása kémiai előírások alapján
1. lépés Határozza meg, hogy a szóban forgó anyagok elemek -e
A szabad elemek atomjainak oxidációs száma mindig 0. Ez vonatkozik azokra az atomokra, amelyek elemi formája egyetlen atomból áll, valamint azokra az atomokra, amelyek elemi formája kétatomos vagy többatomos.
- Például mind az Al(ok) valamint Cl2 oxidációs száma 0, mert olyan elemek, amelyek nem kötődnek más elemekhez.
- Megjegyezzük, hogy az elemi forma Kén, S8, vagy az oktaszulfur, bár rendellenes, az oxidációs száma is 0.
2. lépés Határozza meg, hogy a szóban forgó anyagok ionok -e
Az ionok oxidációs száma megegyezik a töltésük értékével. Ez igaz azokra az ionokra, amelyek nem kötődnek más elemekhez, valamint az ionos vegyületekhez tartozó ionokra.
- Például a Cl. Ion- oxidációs száma -1.
- A Cl -ion oxidációs száma még -1, ha Cl a NaCl vegyület része. Mivel a Na -ion definíció szerint töltése +1, tudjuk, hogy a Cl -ion töltése -1, így az oxidációs szám -1 marad.
3. Lépés. Ismerje fel, hogy a fémionoknak több oxidációs állapota lehet
Sok fémes elemnek több töltése van. Például a fémvas (Fe) lehet +2 vagy +3 töltésű ion. A fémion töltése (és így oxidációs száma) meghatározható, akár a vegyület többi alkotóatomjának töltései alapján, akár szöveges formában, római számmal írva (mint a mondatban, vas (III) ion töltése + 3.).
Például vizsgáljunk meg egy fémion -alumíniumot tartalmazó vegyületet. AlCl. Vegyület3 összteljesítménye 0. Mivel tudjuk, hogy a Cl. ion- töltése -1, és 3 Cl -ion van- a vegyületben az Al -ion töltésének +3 -nak kell lennie, hogy az összes ion teljes töltése 0. Így az Al oxidációs száma +3.
4. lépés Rendelje hozzá a -2 oxidációs számát oxigénhez (kivétel nélkül)
Szinte minden esetben az oxigénatom oxidációs száma -2. Ez alól néhány kivétel van:
- Amikor az oxigén elemi formában van (O2), az oxidációs szám 0, mert ez a szabály az elem összes atomjára.
- Ha az oxigén része a peroxidnak, annak oxidációs száma -1. A peroxidok az oxigén-oxigén egyes kötéseket (vagy a peroxid-anion O-t) tartalmazó vegyületek osztálya2-2). Például a H. molekulában2O2 (hidrogén -peroxid), az oxigén oxidációs száma (és töltése) -1. Továbbá, ha az oxigén a szuperoxid része, annak oxidációs száma -0,5.
- Ha az oxigén fluorhoz van kötve, annak oxidációs száma +2. További információkért lásd az alábbi fluorra vonatkozó előírásokat. Én nem2F2), oxidációs száma +1.
5. lépés Rendelje hozzá a +1 oxidációs számot hidrogénhez (kivétel nélkül)
Az oxigénhez hasonlóan a hidrogén oxidációs száma is különleges eset. Általában a hidrogén oxidációs száma +1 (kivéve, mint fent, elemi formájában, H2). A hidrideknek nevezett speciális vegyületek esetében azonban a hidrogén oxidációs száma -1.
Például H -ban2O, tudjuk, hogy a hidrogén oxidációs száma +1, mert az oxigén töltése -2, és 2 +1 töltésre van szükségünk ahhoz, hogy a vegyület töltése nulla legyen. A nátrium -hidridben, NaH -ban azonban a hidrogén oxidációs száma -1, mert az ion töltése +1, míg a vegyület töltéseinek összege nulla, a hidrogén töltés (és így oxidációs szám) -1 -nek kell lennie.
6. lépés. A fluor oxidációs száma mindig -1
Amint fentebb megjegyeztük, bizonyos elemek oxidációs számai különböző tényezők (fémionok, oxigénatomok peroxidokban stb.) Miatt eltérőek lehetnek. Azonban a fluor oxidációs száma -1, ami soha nem változik. Ennek az az oka, hogy a fluor a legnegatonelektróbb elem - más szóval ez az elem a legkevésbé valószínű, hogy feladja elektronjait, és nagy valószínűséggel más elemek atomjait. Így a díj nem változik.
7. lépés Tegye a vegyület oxidációs számát egyenlővé a vegyület töltésével
A vegyület összes atomjának oxidációs számának meg kell egyeznie a vegyület töltésével. Például, ha egy vegyületnek nincs töltése, akkor az egyes atomok oxidációs számának nullával kell összeadódnia; ha a vegyület poliatomikus ion, amelynek töltése -1, akkor az oxidációs számnak -1 -nek kell összeadnia stb.
Ez jó módja annak, hogy ellenőrizze a munkáját - ha a vegyületben lévő oxidációs számok nem adják fel a vegyület töltését, akkor tudja, hogy egy vagy több rossz oxidációs számot állított be
2/2 módszer: Számok hozzárendelése atomokhoz oxidációs számszabály nélkül
1. lépés. Keresse meg az atomokat az oxidációs szám szabálya nélkül
Néhány atomnak nincsenek speciális szabályai az oxidációs számokkal kapcsolatban. Ha az atomja nem jelenik meg a fenti szabályokban, és nem tudja, hogy milyen töltésű (például ha az atomok egy nagyobb vegyület részét képezik, és így nem mutatják a megfelelő töltéseket), akkor megtalálja az atom oxidációs számát az eliminációs folyamat. Először a vegyület összes atomjának oxidációs állapotát határozza meg, majd az ismeretlen atomokat csak a vegyület teljes töltése alapján oldja meg.
Például a Na vegyületben2ÍGY4, a kén (S) töltése ismeretlen - az atom nem elemi formában, tehát oxidációs száma nem 0, de ennyit tudunk. Ez egy jó példa erre az oxidációs szám meghatározásának algebrai módszerére.
2. lépés Keresse meg a vegyület többi elemének ismert oxidációs számát
Az oxidációs számok hozzárendelésének szabályai alapján határozza meg a vegyület többi atomjának oxidációs számát. Ügyeljen a különleges esetekre, mint O, H stb.
Na2ÍGY4, tudjuk, hogy szabályaink szerint a Na -ion töltése (és így oxidációs száma) +1, az oxigénatomé pedig -2.
3. lépés: Szorozzuk meg az atomok számát oxidációs számukkal
Most, hogy ismerjük az összes atomunk oxidációs számát, kivéve az ismeretlent, figyelembe kell vennünk azt a tényt, hogy ezen atomok egy része többször is megjelenhet. Szorozzuk meg az egyes atomok együtthatószámát (az alábbiakban kicsiben írjuk le a vegyület atomjának kémiai szimbóluma után) az oxidációs számával.
Na2ÍGY4, tudjuk, hogy 2 Na- és 4 O -atom van. 2 -es +1 -et, a Na oxidációs számát megszorozzuk, hogy megkapjuk a 2 -es választ, és megszorozzuk 4 × -2 -et, az O oxidációs számot. a válasz -8.
4. lépés. Adja össze az eredményeket
A szorzás szorzatának hozzáadása megadja a vegyület oxidációs számát anélkül, hogy kiszámítaná az atom ismeretlen oxidációs számát.
A Na. Példában2ÍGY4 nekünk, 2 -gyel -8 -at adunk a -6 -hoz.
5. lépés Számítsa ki az ismeretlen oxidációs számot a vegyület töltése alapján
Most már mindent megtalál, amire szüksége van az ismeretlen oxidációs számok megtalálásához egyszerű algebra segítségével. Hozzon létre egyenletet: az előző lépésben adott válasza, valamint az ismeretlen oxidációs szám megegyezik a vegyület teljes töltésével. Más szóval: (Az ismert oxidációs szám mennyisége) + (ismeretlen oxidációs szám, amelyet keresünk) = (a vegyület töltése).
-
A Na. Példában2ÍGY4 mi a következőképpen oldjuk meg:
- (ismert oxidációs szám összege) + (ismeretlen oxidációs szám, amelyet keresünk) = (vegyület töltése)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S oxidációs számmal rendelkezik
6. lépés. Na -ban2ÍGY4.
Tippek
- Az elemi formában lévő atomok oxidációs száma mindig 0. Egy monatomi ion oxidációs száma megegyezik a töltésével. Az 1A fém elemi formájában, például hidrogén, lítium és nátrium, oxidációs száma +1; 2A elemi formában lévő fémek, például magnézium és kalcium oxidációs száma +2. A hidrogénnek és az oxigénnek is két különböző oxidációs állapota van, amelyek a kötéstől függenek.
- Egy vegyületben az összes oxidációs szám összegének 0 -nak kell lennie. Ha egy ionnak például 2 atomja van, akkor az oxidációs számok összegének meg kell egyeznie az ion töltésével.
- Nagyon hasznos tudni, hogyan kell elolvasni az elemek periodikus táblázatát, valamint a fémek és nem fémek elhelyezkedését.
