OXIDÁCIÓS SZÁM: FOGALOM, HOGYAN LEHET KISZEDNI ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

Az oxidációs szám, amelyet oxidációs állapotnak is neveznek, az az, amely leírja az elektronok nyereségét vagy veszteségét egy atomban, feltételezve, hogy a vegyület, amelynek része, tisztán ionos jellegű. Ezért, amikor az oxidációs számról beszélünk, feltételezzük, hogy az összes atom elektrosztatikus kölcsönhatásban lévő ionként található.

Noha a valódi kép bonyolultabb, mint az, hogy mindenhol legyen ionja, az oxidációs szám valóban hasznos az oxid redukciós (redox) reakciók értelmezésében. Ezeknek a számoknak a megváltoztatásával kiderül, hogy mely fajok oxidálódtak vagy elvesztettek elektronokat, vagy ha elektronok redukálódtak vagy megszereződtek.

A vas díszekkel és szobrokkal borított oxidréteg az O2-anionok egy részéből áll, ahol az oxigén oxidációs száma -2. Forrás: Dracénois

A monatómiai ion töltése megegyezik annak oxidációs számával. Például, az oxid anion, O ^2-, az egyik legnagyobb mennyiségben, mint azt számtalan ásványi anyagok, van egy oxidációs számú -2. Ezt a következőképpen értelmezzük: két extra elektrontal rendelkezik, összehasonlítva az O alapállapotú oxigénatommal.

Az oxidációs számokat könnyen kiszámíthatjuk egy molekuláris képlet alapján, és gyakran hasznosabbak és relevánsabbak, ha ioncsomagolású szervetlen vegyületekre vonatkoznak. Eközben a szerves kémiában ennek nincs ugyanolyan jelentősége, mivel szinte valamennyi kötése lényegében kovalens.

Hogyan szerezzük meg az oxidációs számot?

elektroneutralitás

A vegyület ion töltéseinek összegének nullával kell egyenlőnek lennie, hogy semleges legyen. Csak az ionok tölthetnek pozitív vagy negatív töltést.

Ezért feltételezhető, hogy az oxidációs számok összegének is nullának kell lennie. Ezt szem előtt tartva és néhány aritmetikai számítás elvégzésével kinyerhetjük vagy meghatározhatjuk bármely vegyület atomjának oxidációs számát.

Valencia

Az ércellák nem megbízhatóak az atom oxidációs számának meghatározásában, bár számos kivétel van. Például az 1. csoport összes elemének, az alkálifémek valenciája 1, tehát változatlan oxidációs száma +1. Ugyanez történik az alkáliföldfémekkel, a 2. csoportéval, amelyek oxidációs száma +2.

Vegye figyelembe, hogy a pozitív oxidációs számokat mindig a „+” szimbólum előzi meg: +1, +2, +3 stb. Ugyanígy a negatívok: -1, -2, -3, stb.

Általános szabályok

Van néhány általános szabály, amelyeket figyelembe kell venni az oxidációs szám meghatározásakor:

-Az oxigén és a kén oxidációs száma -2: O ^2- és S ^2-

-A tiszta elemek oxidációs száma 0: Fe ⁰, P ₄ ⁰, S ₈ ⁰

-A hidrogénatom, attól függően, hogy kihez kapcsolódik, oxidációs száma +1 (H ⁺) vagy -1 (H ^-)

-A halogének, ha nem kötődnek oxigénnel vagy fluorral, oxidációs számuk -1: F ^-, Cl ^-, Br ^- és I ^-

-Poliaatomikus ionok, például OH ^- esetén az oxidációs számok összege nem lehet nulla, hanem az ion töltésével, amely OH-nál -1 ^- (O ^2- H ⁺) ^-

-A normál körülmények között lévő fémek pozitív oxidációs számmal rendelkeznek

Számtani műveletek

Tegyük fel, hogy van a PbCO ₃ vegyület. Ha meghatározzuk a karbonát-aniont, a CO ₃ ^{2 -ot}, az összes oxidációs szám kiszámítása egyszerű lesz. Ugyanazon karbonáttal kezdjük, tudva, hogy az oxigén oxidációs száma -2:

(C ^x O ₃ ^2-) ^2-

Az oxidációs számok összegének -2-nek kell lennie:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Ezért a szén oxidációs száma +4:

(C ⁴⁺ O ₃ ^2-) ^2-

A PbCO ₃ így néz ki:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃ ²

Ismét hozzáadjuk az oxidációs számokat úgy, hogy nulla legyenek:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

Ezért a ólom oxidációs száma +2, tehát feltételezzük, hogy Pb ²⁺ kationként létezik. Valójában még ezt a számítást sem kellett elvégezni, mert tudva, hogy a karbonát töltése -2, ólom, az ellenionjának feltétlenül +2 töltéssel kell rendelkeznie ahhoz, hogy az elektroneutralitás elérhető legyen.

Példák

Az alábbiakban néhány példát mutatunk be a különféle vegyületekben lévő elemek különféle oxidációs számaira.

Oxigén

Az összes fém-oxid oxigént tartalmaz O ² -ként: CaO, FeO, Cr ₂ O ₃, BeO, Al ₂ O ₃, PbO ₂ stb. A peroxid-anionban, O ₂ ² -ben azonban minden oxigénatom oxidációs száma -1. Hasonlóképpen, a szuperoxid-anion, O ₂ ^-, minden egyes oxigénatom van egy oxidációs számú -1/2.

Másrészt, amikor az oxigén fluorhoz kötődik, pozitív oxidációs számokat kap. Például az OF ₂ oxigén-difluoridban az oxigénnek pozitív oxidációs száma van. Melyik? Tudva, hogy a fluoratom -1, megvan:

O ^x F ₂ ^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Tehát az oxigén oxidációs száma +2 (O ²⁺) OF _2-ben (O ²⁺ F ₂ ^-).

Nitrogén

A nitrogén fő oxidációs száma -3 (N ^3- H ₃ ^{+ 1}), +3 (N ³⁺ F ₃ ^-) és +5 (N ₂ ^{5 +} O ₅ ²).

Klór

A klór egyik fő oxidációs száma -1. De minden megváltozik, amikor oxigénnel, nitrogénnel vagy fluort tartalmazó elektronegatív elemekkel kombinálódik. Amikor ez megtörténik, akkor pozitív oxidációs számokat szerez, mint például: +1 (N ^3- Cl ₃ ⁺, Cl ⁺ F ^-, Cl ₂ ⁺ O ²), +2, +3 (ClO ₂ ^-), +4, +5 (ClO ₂ ⁺), +6 és +7 (Cl ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2-).

Kálium

Az összes vegyület káliumának oxidációs száma +1 (K ⁺); Kivéve, ha ez egy nagyon különleges körülmény, ahol megkaphatja az oxidációs számot -1 (K ^-).

Kén

A kén esete hasonló a klóréhoz: oxidációs száma -2, mindaddig, amíg nem kombinálódik oxigénnel, fluorral, nitrogénnel vagy ugyanazzal a klórral. Például a többi oxidációs számod: -1, +1 (S ₂ ⁺¹ Cl ₂ ^-), +2 (S ²⁺ Cl ₂ ^-), +3 (S ₂ O ₄ ²), + 4 (S ⁴⁺ O ₂ ²), + 5 és + 6 (S ⁶ + O ₃ ²).

Szén

A fő oxidációs állapotai szénatom -4 (C ^4- H ₄ ⁺) és +4 (C ⁴⁺ O ₂ ^2-). Itt kezdjük látni ennek a koncepciónak a kudarcát. Sem a metánban, a CH _4-ben, sem a szén-dioxidban, a CO ₂ -ben nincs szén ^C4 vagy ^{C4 +} ionként, hanem kovalens kötéseket képezünk.

Egyéb szén-oxidációs számok, például -3, -2, -1 és 0, néhány szerves vegyület molekuláris képletében találhatók. Ugyanakkor és még egyszer: nem igazán feltételezhető, hogy a szénatomon ion töltések vannak.

mérkőzés

És végül, a fő oxidációs számát foszfor -3 (Ca ₃ ²⁺ P ₂ ^3-), +3 (H ₃ ⁺ P ³⁺ O ₃ ^2-), és +5 (P ₂ ⁵⁺ O ₅ ^2-).

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
3. Clark J. (2018). Oxidációs állapotok (Oxidációs számok). Helyreállítva: chemguide.co.uk
4. Wikipedia. (2020). Oxidációs állapot. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Dr. Kristy M. Bailey. (Sf). Oxidációs számok hozzárendelése. Helyreállítva: occc.edu