Koncept čísla oxidace, jak to zjistit a příklady

The oxidační číslo, Také se nazývá oxidační stav, je to ten, který popisuje zisk nebo ztrátu elektronů v atomu, za předpokladu, že sloučenina, jejíž je součástí, má čistě iontový charakter. Když tedy mluvíme o oxidačním čísle, předpokládá se, že všechny atomy se nacházejí jako ionty, které elektrostaticky interagují.

I když je skutečný obraz složitější než mít ionty všude, oxidační číslo je opravdu užitečné pro interpretaci oxid-redukčních (redox) reakcí. Změna těchto čísel odhalí, které druhy byly oxidovány nebo ztraceny elektrony, nebo zda byly elektrony redukovány nebo získány..

Iontový náboj monatomového iontu odpovídá jeho oxidačnímu číslu. Například oxidový anion, O^dva-, jeden z nejhojnějších, protože se nachází v nesčetných minerálech, má oxidační číslo -2. To je interpretováno následovně: má dva další elektrony ve srovnání se základním atomem kyslíku O.

Oxidační čísla se snadno vypočítají z molekulárního vzorce a jsou často užitečnější a relevantnější, pokud jde o iontové anorganické sloučeniny. Mezitím v organické chemii nemá stejnou důležitost, protože téměř všechny její vazby jsou v podstatě kovalentní..

Rejstřík článků

• 1 Jak získat oxidační číslo?
  • 1.1 Elektronická neutralita
  • 1.2 Valencie
  • 1.3 Obecná pravidla
  • 1.4 Aritmetické operace
• 2 Příklady
  • 2.1 Kyslík
  • 2.2 Dusík
  • 2.3 Chlor
  • 2.4 Draslík
  • 2,5 Síra
  • 2.6 Uhlík
  • 2.7 Fosfor
• 3 Odkazy

Jak získat oxidační číslo?

Elektronická neutralita

Součet iontových nábojů ve sloučenině se musí rovnat nule, aby byl neutrální. Pouze ionty mohou mít kladné nebo záporné náboje.

Proto je třeba předpokládat, že součet oxidačních čísel se musí rovnat nule. Když to vezmeme v úvahu a provedeme některé aritmetické výpočty, můžeme extrahovat nebo určit oxidační číslo atomu v jakékoli sloučenině.

Valencie

Valence nejsou spolehlivé při určování oxidačního čísla atomu, i když existuje několik výjimek. Například všechny prvky skupiny 1, alkalické kovy, mají valenci 1, a proto neměnné oxidační číslo +1. Totéž se děje s kovy alkalických zemin, kovy ze skupiny 2, s oxidačním číslem +2.

Všimněte si, že kladným číslům oxidace vždy předchází symbol '+': +1, +2, +3 atd. Stejným způsobem negativy: -1, -2, -3 atd..

Hlavní pravidla

Při určování oxidačního čísla je třeba vzít v úvahu některá obecná pravidla:

-Oxidační číslo kyslíku a síry je -2: O^dva- a S.^dva-

-Čisté prvky mají oxidační číslo 0: Fe⁰, P₄⁰, S₈⁰

-Atom vodíku, v závislosti na tom, na koho je vázán, má oxidační číslo +1 (H⁺) nebo -1 (H^-)

-Halogeny, pokud nejsou vázány na kyslík nebo fluor, mají oxidační číslo -1: F^-, Cl^-, Br^- a já^-

-Pro polyatomový iont, jako je OH^-, součet oxidačních čísel by se neměl rovnat nule, ale náboji iontu, který by pro OH byl -1^- (NEBO^dva-H⁺)^-

-Kovy za běžných podmínek mají kladná oxidační čísla

Aritmetické operace

Předpokládejme, že máme sloučeninu PbCO₃. Pokud identifikujeme uhličitanový anion, CO₃^dva-, výpočet všech oxidačních čísel bude přímočarý. Začínáme se stejným uhličitanem, protože víme, že oxidační číslo kyslíku je -2:

(C^XNEBO₃^dva-)^dva-

Součet oxidačních čísel se musí rovnat -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Proto je oxidační číslo uhlíku +4:

(C⁴⁺NEBO₃^dva-)^dva-

PbCO₃ teď by to vypadalo jako:

Pb^zC⁴⁺NEBO₃^dva-

Opět přidáme oxidační čísla na nulu:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

Olovo má proto oxidační číslo +2, takže se předpokládá, že existuje jako Pb kation.^dva+. Ve skutečnosti to nebylo ani nutné provést tento výpočet, protože s vědomím, že uhličitan má náboj -2, olovo, musí mít jeho protiion nutně náboj +2, aby existovala elektroneutralita.

Příklady

Zde je několik příkladů oxidačních čísel pro různé prvky v různých sloučeninách..

Kyslík

Všechny oxidy kovů mají kyslík jako O^dva-: CaO, FeO, Cr_dvaNEBO₃, BeO, Al_dvaNEBO₃, PbO_dva, atd. V peroxidovém aniontu však O_dva^dva-, Každý atom kyslíku má oxidační číslo -1. Podobně v anexu superoxidu, O_dva^-, každý atom kyslíku má oxidační číslo -1/2.

Na druhou stranu, když se kyslík váže na fluor, získává pozitivní oxidační čísla. Například v difluoridu kyslíku, OF_dva, kyslík má kladné oxidační číslo. Který? S vědomím, že fluor je -1, máme:

NEBO^XF_dva^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Kyslík má tedy oxidační číslo +2 (O^dva+) v OF_dva (NEBO^dva+F_dva^-).

Dusík

Hlavní oxidační čísla dusíku jsou -3 (N^3-H₃⁺¹), +3 (N.³⁺F₃^-) a +5 (N._dva⁵⁺NEBO₅^dva-).

Chlór

Jedno z hlavních oxidačních čísel chloru je -1. Všechno se ale mění, když je kombinováno s kyslíkem, dusíkem nebo fluorem, více elektronegativními prvky. Když k tomu dojde, získá kladná oxidační čísla, například: +1 (N^3-Cl₃⁺, Cl⁺F^-, Cl_dva⁺NEBO^dva-), +2, +3 (ClO_dva^-), +4, +5 (ClO_dva⁺), +6 a +7 (Cl_dva⁷⁺NEBO₇^dva-).

Draslík

Draslík ve všech svých sloučeninách má oxidační číslo +1 (K.⁺); pokud se nejedná o velmi speciální stav, kdy může získat oxidační číslo -1 (K.^-).

Síra

Případ síry je podobný případu chloru: má oxidační číslo -2, pokud se nekombinuje s kyslíkem, fluorem, dusíkem nebo stejným chlorem. Například vaše další oxidační čísla jsou: -1, +1 (S_dva⁺¹Cl_dva^-), +2 (S.^dva+Cl_dva^-), +3 (S._dvaNEBO₄^dva-), +4 (S.⁴⁺NEBO_dva^dva-), +5 a +6 (S.⁶⁺NEBO₃^dva-).

Uhlík

Hlavní oxidační stavy uhlíku jsou -4 (C.^4-H₄⁺) a +4 (C⁴⁺NEBO_dva^dva-). To je místo, kde začínáme vidět selhání tohoto konceptu. Ne v metanu, CH₄, a ani v oxidu uhličitém, CO_dva, máme uhlík jako ionty C.^4- nebo C.⁴⁺, respektive, ale tvoří kovalentní vazby.

Další oxidační čísla pro uhlík, jako jsou -3, -2, -1 a 0, se nacházejí v molekulárních vzorcích některých organických sloučenin. Avšak znovu a znovu není příliš platné předpokládat iontové náboje na atomu uhlíku.

Zápas

A konečně hlavní oxidační čísla fosforu jsou -3 (Ca₃^dva+P_dva^3-), +3 (H.₃⁺P³⁺NEBO₃^dva-) a +5 (str_dva⁵⁺NEBO₅^dva-).

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. vydání). Učení CENGAGE.
3. Clark J. (2018). Oxidační stavy (oxidační čísla). Obnoveno z: chemguide.co.uk
4. Wikipedia. (2020). Oxidační stav. Obnoveno z: en.wikipedia.org
5. Dr. Kristy M. Bailey. (s.f.). Přiřazení oxidačních čísel. Obnoveno z: occc.edu