U kemiji se pojmovi oksidacija i redukcija odnose na reakcije u kojima atom (ili skupina atoma) uzastopno gubi ili dobiva elektrone. Oksidacijski broj je broj dodijeljen atomu (ili grupi atoma) koji pomaže kemičarima da prate koliko je elektrona dostupno za prijenos i da li se određeni reaktant oksidira ili reducira u reakciji. Proces dodjeljivanja oksidacijskih brojeva atomima može varirati od vrlo lakih do prilično složenih, na temelju naboja u atomu i kemijskog sastava molekula koji čine atom. Da stvar bude kompliciranija, neki atomi imaju više od jednog oksidacijskog broja. Srećom, određivanje oksidacijskog broja vrši se pravilima koja su jasna i laka za slijediti, iako će poznavanje osnovne kemije i algebre znatno olakšati objašnjenje ovih pravila.
Korak
Metoda 1 od 2: Određivanje oksidacijskog broja na osnovu kemijskih propisa
Korak 1. Utvrdite jesu li dotične tvari elementi
Atomi slobodnih elemenata uvijek imaju oksidacijski broj 0. To se odnosi na atome čiji se elementarni oblik sastoji od jednog atoma, kao i atome čiji je elementarni oblik dvoatomni ili poliatomski.
- Na primjer, oba Al(s) kao i Cl2 imaju oksidacijski broj 0 jer su oblici elemenata koji nisu vezani za druge elemente.
- Imajte na umu da elementarni oblik Sumpor, S8, ili oktasumpora, iako abnormalni, također imaju oksidacijski broj 0.
Korak 2. Utvrdite jesu li dotične tvari ioni
Joni imaju isti oksidacijski broj kao i njihov naboj. To vrijedi za ione koji nisu vezani za druge elemente, kao i za ione koji su dio ionskih spojeva.
- Na primjer, Cl. Ion- ima oksidacijski broj -1.
- Cl ion još uvijek ima oksidacijski broj -1 kada je Cl dio spoja NaCl. Budući da ion Na, po definiciji, ima naboj +1, znamo da ion Cl ima naboj -1, pa oksidacijski broj ostaje -1.
Korak 3. Prepoznajte da metalni ioni mogu imati više oksidacionih stanja
Mnogi metalni elementi imaju više od jednog punjenja. Na primjer, metalno željezo (Fe) može biti ion sa +2 ili +3 nabojem. Naboj metalnog iona (a time i njegov oksidacijski broj) može se odrediti, bilo u smislu naboja drugih sastavnih atoma u spoju, bilo, kada je zapisan u tekstualnom obliku rimskim brojevima (kao u rečenici, ion gvožđa (III) ima naboj + 3).
Na primjer, ispitajmo spoj koji sadrži metalni ion aluminij. Jedinjenje AlCl3 ima ukupni naboj 0. Budući da znamo da je Cl. ion- ima naboj -1 i ima 3 Cl- u spoju, ion Al mora imati naboj +3 tako da ukupni naboj svih iona bude 0. Dakle, oksidacijski broj Al je +3.
Korak 4. Dodijelite oksidacijski broj -2 kisiku (bez iznimke)
U gotovo svim slučajevima, atom kisika ima oksidacijski broj -2. Postoje neki izuzeci od ovog pravila:
- Kad je kisik u svom elementarnom obliku (O2), oksidacijski broj je 0, jer je to pravilo za sve atome elementa.
- Kada je kisik dio peroksida, njegov oksidacijski broj je -1. Peroksidi su klasa spojeva koji sadrže pojedinačne veze kisik-kisik (ili peroksidni anion O2-2). Na primjer, u molekulu H.2O2 (vodikov peroksid), kisik ima oksidacijski broj (i naboj) -1. Takođe, kada je kiseonik dio superoksida, njegov oksidacijski broj je -0,5.
- Kada je kisik vezan za fluor, njegov oksidacijski broj je +2. Za više informacija pogledajte propise o fluoru u nastavku. Ja ne2F2), njegov oksidacijski broj je +1.
Korak 5. Dodijelite vodiku oksidacijski broj +1 (bez iznimke)
Kao i kisik, oksidacijski broj vodika poseban je slučaj. Općenito, vodik ima oksidacijski broj +1 (osim, kao što je gore navedeno, u svom elementarnom obliku, H2). Međutim, u slučaju posebnih spojeva koji se nazivaju hidridi, vodik ima oksidacijski broj -1.
Na primjer, u H2O, znamo da vodik ima oksidacijski broj +1 jer kisik ima naboj -2 i trebamo naboj 2 +1 da bi naboj spoja bio nula. Međutim, u natrijevom hidridu, NaH, vodik ima oksidacijski broj -1 jer naboj na ion ima naboj +1, a da bi zbroj naboja na spoju bio nula, vodikov naboj (a time i njegov oksidacijski broj) mora biti -1.
Korak 6. Fluor uvijek ima oksidacijski broj -1
Kao što je gore navedeno, oksidacijski brojevi određenih elemenata mogu se razlikovati zbog nekoliko faktora (ioni metala, atomi kisika u peroksidima itd.) Međutim, fluor ima oksidacijski broj -1, koji se nikada ne mijenja. To je zato što je fluor najelektronegativniji element - drugim riječima, to je element koji će najmanje odustati od svojih elektrona i najvjerojatnije će uzeti atome drugih elemenata. Dakle, naplata se ne mijenja.
Korak 7. Učinite oksidacijski broj u spoju jednakim naboju na spoju
Oksidacijski brojevi svih atoma u spoju moraju biti jednaki naboju na spoju. Na primjer, ako spoj nema naboj, oksidacijski broj svakog atoma mora biti jednak nuli; ako je spoj poliatomski ion sa nabojem -1, oksidacijski broj mora biti do -1, itd.
Ovo je dobar način da provjerite svoj rad - ako se oksidacijski brojevi u vašem spoju ne zbrajaju s nabojem na vašem spoju, znate da ste postavili jedan ili više pogrešnih oksidacijskih brojeva
Metoda 2 od 2: Dodjeljivanje brojeva atomima bez pravila oksidacijskog broja
Korak 1. Pronađite atome bez pravila oksidacijskog broja
Neki atomi nemaju posebna pravila o oksidacijskim brojevima. Ako se vaš atom ne pojavljuje u gornjim pravilima i niste sigurni koliki mu je naboj (na primjer, ako su atomi dio većeg spoja i stoga ne pokazuju odgovarajuće naboje), možete pronaći atome oksidacijski broj postupkom eliminacije. Prvo ćete odrediti oksidacijsko stanje svih atoma u spoju, zatim ćete riješiti samo nepoznate atome na osnovu ukupnog naboja spoja.
Na primjer, u spoju Na2SO4, naboj sumpora (S) je nepoznat - atom nije u elementarnom obliku, pa njegov oksidacijski broj nije 0, ali to je sve što znamo. Ovo je dobar primjer ovog algebarskog načina određivanja oksidacijskog broja.
Korak 2. Pronađite poznate oksidacijske brojeve drugih elemenata u spoju
Koristeći pravila za dodjeljivanje oksidacijskih brojeva, odredite oksidacijske brojeve drugih atoma u spoju. Pazite na posebne slučajeve poput O, H itd.
U Na2SO4, znamo da, prema našim pravilima, ion Na ima naboj (a time i svoj oksidacijski broj) +1, a atom kisika ima oksidacijski broj -2.
Korak 3. Pomnožite broj atoma s njihovim oksidacijskim brojem
Sada kada znamo oksidacijske brojeve svih naših atoma osim nepoznatih, moramo uzeti u obzir činjenicu da se neki od tih atoma mogu pojaviti više puta. Pomnožite svaki broj koeficijenta svakog atoma (napisan malim dolje iza kemijskog simbola atoma u spoju) njegovim oksidacijskim brojem.
U Na2SO4, znamo da postoje 2 atoma Na i 4 atoma O. Pomnožit ćemo 2 × +1, oksidacijski broj Na, kako bismo dobili odgovor 2, a množit ćemo 4 × -2, oksidacijski broj O, kako bismo dobili odgovor -8.
Korak 4. Dodajte rezultate
Dodavanjem proizvoda vašeg množenja dobit ćete oksidacijski broj spoja bez izračunavanja nepoznatog oksidacijskog broja vašeg atoma.
U primjeru Na2SO4 mi ćemo dodati 2 sa -8 da bismo dobili -6.
Korak 5. Izračunajte nepoznati oksidacijski broj na osnovu naboja spoja
Sada imate sve što vam je potrebno za pronalaženje nepoznatih oksidacijskih brojeva pomoću jednostavne algebre. Napravite jednadžbu: vaš odgovor u prethodnom koraku, plus nepoznati oksidacijski broj jednak je ukupnom naboju spoja. Drugim riječima: (Količina poznatog oksidacijskog broja) + (nepoznati oksidacijski broj, koji se traži) = (naboj spoja).
-
U primjeru Na2SO4 mi ćemo to riješiti na sljedeći način:
- (zbir poznatog oksidacijskog broja) + (nepoznati oksidacijski broj, koji se traži) = (naboj spoja)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S ima oksidacijski broj
Korak 6.: Temperatura - Na2SO4.
Savjeti
- Atomi u elementarnom obliku uvijek imaju oksidacijski broj 0. Monoatomski ion ima oksidacijski broj jednak svom naboju. Metal 1A u svom elementarnom obliku, poput vodika, litija i natrija, ima oksidacijski broj +1; 2A metali u elementarnom obliku, poput magnezija i kalcija, imaju oksidacijski broj +2. I vodik i kisik imaju dva različita oksidacijska stanja koja mogu ovisiti o vezi.
- U spoju, zbroj svih oksidacijskih brojeva mora biti jednak 0. Ako ion ima 2 atoma, na primjer, zbroj oksidacijskih brojeva mora biti jednak naboju na ionu.
- Vrlo je korisno znati čitati periodni sustav elemenata i lokaciju metala i nemetala.
