Πώς να βρείτε τους αριθμούς της οξείδωσης

Περιεχόμενο

• στάδια
• Μέρος 1 Προσδιορισμός αριθμών οξείδωσης από κανόνες χημείας
• Μέρος 2 Προσδιορίστε τους αριθμούς οξείδωσης για άτομα που δεν ακολουθούν συγκεκριμένους κανόνες

Στη χημεία, οι όροι "οξείδωση" και "αναγωγή" αναφέρονται σε αντιδράσεις στις οποίες ένα άτομο (ή ομάδα ατόμων) χάνει ή κερδίζει ηλεκτρόνια, αντίστοιχα. Οι αριθμοί οξείδωσης είναι αριθμοί που αντιστοιχούν σε άτομα (ή ομάδες ατόμων) που βοηθούν τους χημικούς να γνωρίζουν πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταφερθούν και αν ένα αντιδραστήριο υποβάλλεται σε οξείδωση ή μείωση κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Η διαδικασία με την οποία ένας αριθμός ψεκασμού αποδίδεται στα άτομα μπορεί να είναι απλή έως πολύ περίπλοκη ανάλογα με το φορτίο των ατόμων και τη χημική σύνθεση των μορίων στα οποία ανήκουν. Για να περιπλέξουν περαιτέρω τα θέματα, μερικά άτομα μπορεί να έχουν περισσότερους από δύο αριθμούς οξείδωσης. Ευτυχώς, ο προσδιορισμός του αριθμού οξείδωσης διέπεται από σαφώς καθορισμένους κανόνες που είναι εύκολο να εφαρμοστούν, αν και μπορεί να είναι χρήσιμο να έχουμε γνώση της χημείας και της άλγεβρας.

στάδια

Μέρος 1 Προσδιορισμός αριθμών οξείδωσης από κανόνες χημείας

1. 
   

   
   Προσδιορίστε εάν το προϊόν στο οποίο εργάζεστε είναι ένα στοιχειώδες άτομο. Ο αριθμός οξείδωσης των στοιχειωδών ατόμων, ελεύθερος και όχι συνδυασμένος με άλλα στοιχεία, είναι πάντα 0. Αυτό ισχύει για άτομα των οποίων η στοιχειακή μορφή αποτελείται από αυτό το απλό άτομο, αλλά και για άτομα των οποίων η στοιχειώδης μορφή είναι διατομική ή πολυατομική.
   • Για παράδειγμα, Al_(S) και Cl₂ και οι δύο έχουν έναν αριθμό οξείδωσης 0 επειδή είναι σε στοιχειακή, μη συνδυασμένη μορφή.
   • Σημειώστε ότι η στοιχειακή μορφή θείου, S₈, ή το οκτασουλφόρο, αν και ακανόνιστο, έχει επίσης έναν αριθμό οξείδωσης 0.

2. 
   

   
   
   
   Προσδιορίστε αν το εν λόγω προϊόν είναι σε ιονισμένη μορφή. Ο αριθμός οξείδωσης των ιόντων είναι ίσος με το φορτίο τους. Αυτό ισχύει για ιόντα που δεν συνδέονται με άλλα στοιχεία αλλά και για ιόντα που αποτελούν μέρος ιοντικής ένωσης.
   • Για παράδειγμα, ο αριθμός οξείδωσης του ιόντος Cl είναι -1.
   • Το ιόν Cl έχει πάντοτε ένας αριθμός οξείδωσης -1 όταν είναι μέρος της ένωσης NaCl. Επειδή το φορτίο του ιόντος Na, εξ ορισμού, είναι +1, γνωρίζουμε ότι το φορτίο του ιόντος Cl είναι -1. Έτσι, ο αριθμός του οξείδωσης είναι πάντα -1.

3. 
   

   
   Για μεταλλικά ιόντα, μπορεί να υπάρχουν αρκετοί αριθμοί οξείδωσης. Πολλά μεταλλικά στοιχεία έχουν περισσότερα από ένα φορτία. Για παράδειγμα, ο σίδηρος (Fe) μπορεί να είναι σε ιονισμένη μορφή με φορτίο +2 ή +3. Οι φορτίσεις των μεταλλικών ιόντων (και συνεπώς οι αριθμοί οξείδωσης τους) μπορούν να προσδιοριστούν ως συνάρτηση των φορτίων των άλλων ατόμων της ένωσης της οποίας είναι μέρος, ή αλλιώς με τη χρήση των Ρωμαίων αριθμών όταν η πληροφορία είναι γραμμένη με τη μορφή e στην πρόταση: "Το φορτίο του ιόντος σιδήρου (III) είναι +3").
   • Πάρτε το παράδειγμα μιας ένωσης που περιέχει το ιόν μετάλλου αλουμινίου. Η ένωση AlCl₃ έχει ένα συνολικό φορτίο 0. Γνωρίζουμε ότι τα ιόντα Cl έχουν ένα φορτίο -1 και ότι υπάρχουν 3 στην ένωση, οπότε το ιόν ΑΙ πρέπει να έχει φορτίο +3 έτσι ώστε η συνολική φόρτιση όλων των ιόντων είναι ίσο με 0. Συνεπώς, ο αριθμός οξείδωσης του ΑΙ είναι +3.

4. 
   

   
   
   
   Εκχωρήστε οξυγόνο αριθμό οξείδωσης -2 (με εξαιρέσεις). σε περισσότερο Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα άτομα οξυγόνου έχουν έναν αριθμό οξείδωσης -2. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα:
   • Όταν το οξυγόνο βρίσκεται στην στοιχειακή κατάσταση (Ο₂), ο αριθμός οξείδωσης του είναι 0, όπως ισχύει για όλα τα στοιχειώδη άτομα.
   • Όταν το οξυγόνο είναι μέρος ενός υπεροξείδιο, τότε ο αριθμός οξείδωσης είναι -1. Τα υπεροξείδια είναι μια κατηγορία ενώσεων που έχουν ένα απλό δεσμό οξυγόνου-οξυγόνου (ή ανιόντος υπεροξειδίου)₂). Για παράδειγμα, στο μόριο του Η₂O₂ (υπεροξείδιο του υδρογόνου), ο αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου (και το φορτίο του) είναι -1.
   • Όταν το οξυγόνο δεσμεύεται με φθόριο, ο αριθμός οξείδωσης του είναι +2. Για περισσότερες πληροφορίες, διαβάστε τους κανόνες για το φθόριο αργότερα σε αυτό το άρθρο.

5. 
   

   
   Αναθέστε έναν αριθμό οξείδωσης +1 στο υδρογόνο (με εξαιρέσεις). Όσον αφορά το οξυγόνο, ο αριθμός της οξείδωσης του υδρογόνου υπόκειται σε εξαιρετικές περιπτώσεις. Γενικά, ο αριθμός της οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1 (εκτός αν, και πάλι, ότι είναι στην στοιχειακή του μορφή, H₂). Εντούτοις, στην περίπτωση ειδικών αποκαλούμενων υβριδικών ενώσεων, το υδρογόνο έχει αριθμό οξείδωσης -1.
   • Για παράδειγμα, στο μόριο του Η₂O, γνωρίζουμε ότι το υδρογόνο έχει έναν αριθμό οξείδωσης +1 επειδή το οξυγόνο έχει φορτίο -2 και χρειαζόμαστε 2 + 1 φορτία για το συνολικό φορτίο της ένωσης να είναι 0. Ωστόσο, στην υβριδική μορφή του υδροξειδίου του νατρίου, το NaH, το υδρογόνο έχει έναν αριθμό οξείδωσης -1 επειδή τα ιόντα Να έχουν ένα φορτίο +1. συνεπώς, για το συνολικό φορτίο της ένωσης να είναι μηδέν, το φορτίο υδρογόνου (και συνεπώς ο αριθμός οξείδωσης) πρέπει να είναι ίσο με -1.

6. 
   

   
   Το φθόριο έχει πάντοτε έναν αριθμό οξείδωσης -1. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, ο αριθμός της οξείδωσης ορισμένων στοιχείων μπορεί να ποικίλει για πολλούς λόγους (αυτή είναι η περίπτωση μεταλλικών ιόντων, ατόμων οξυγόνου σε υπεροξείδια κ.λπ.).Ωστόσο, το φθόριο έχει έναν αριθμό οξείδωσης -1, και αυτό ποτέ δεν αλλάζει. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φθόριο είναι το πιο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο - με άλλα λόγια, είναι το στοιχείο που έχει τις λιγότερες πιθανότητες να δώσει ένα από τα ηλεκτρόνια του και αυτό είναι πιθανότερο να αναλάβει ή το (τα) ηλεκτρόνιο (-α) ενός άλλου στοιχείου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η δαπάνη του δεν αλλάζει.

7. 
   

   
   Θεωρήστε τον αριθμό οξείδωσης μιας ένωσης ως ίσο με το φορτίο αυτής της ένωσης. Το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων μιας ένωσης πρέπει να είναι ίσο με το φορτίο αυτής της ένωσης. Για παράδειγμα, εάν μια ένωση δεν φορτίζεται, το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης όλων των ατόμων της πρέπει να είναι ίσο με 0. εάν η ένωση είναι ένα πολυατομικό φορτίο ιόν -1, τότε το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης πρέπει να είναι -1 και ούτω καθεξής.
   • Αυτός είναι ένας καλός τρόπος να ελέγξετε αν έχετε κάνει καλά τη δουλειά σας - αν το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης της ένωσης σας δεν είναι ίσο με το συνολικό φορτίο της ένωσης σας, τότε μπορείτε να είστε βέβαιοι ότι έχετε κάνει λάθος. κάπου στον καθορισμό των αριθμών οξείδωσης σας.

Μέρος 2 Προσδιορίστε τους αριθμούς οξείδωσης για άτομα που δεν ακολουθούν συγκεκριμένους κανόνες

1. 
   

   
   Βρείτε άτομα που δεν έχουν κανόνες για την εκχώρηση αριθμών οξείδωσης. Για ορισμένα άτομα, δεν υπάρχει ειδικός κανόνας για τον προσδιορισμό του αριθμού οξείδωσης τους. Αν το άτομο σας δεν εμφανίζεται στις προηγούμενες παραγράφους και δεν είστε βέβαιοι για το φορτίο του (αν για παράδειγμα είναι μέρος μιας μεγαλύτερης ένωσης και δεν σας δίνεται ξεχωριστή χρέωση), τότε μπορείτε βρείτε τον αριθμό της οξείδωσης του ατόμου προχωρώντας με εξάλειψη. Κατ 'αρχάς, θα καθορίσετε τον αριθμό οξείδωσης καθενός από τα άλλα άτομα της ένωσης, πριν προσδιορίσετε τον αριθμό του ατόμου που σας ενδιαφέρει με βάση τη συνολική φόρτιση της ένωσης.
   • Για παράδειγμα, στην ένωση Na₂SO₄, το φορτίο του θείου (S) είναι άγνωστο - το μόνο που μπορούμε να πούμε είναι ότι το φορτίο του είναι διαφορετικό από 0 επειδή δεν είναι στη στοιχειακή του μορφή. Είναι καλός υποψήφιος να εφαρμόσει αυτήν την αλγεβρική μέθοδο προσδιορισμού του αριθμού οξείδωσης.

2. 
   

   
   Βρείτε τους αριθμούς οξείδωσης των άλλων στοιχείων της ένωσης. Χρησιμοποιώντας τους χημικούς κανόνες για τον προσδιορισμό του αριθμού οξείδωσης, βρείτε τους αριθμούς οξείδωσης των άλλων ατόμων της ένωσης. Δώστε προσοχή σε εξαιρετικές περιπτώσεις για άτομα Ο, Η, κ.λπ.
   • Σύμφωνα με τους κανόνες χημείας που περιγράφονται στην προηγούμενη ενότητα, γνωρίζουμε ότι στην ένωση Na₂SO₄ τα ιόντα Να έχουν ένα φορτίο (και κατά συνέπεια έναν αριθμό οξείδωσης) +1 και τα άτομα οξυγόνου έχουν έναν αριθμό οξείδωσης -2.

3. 
   

   
   Για κάθε άτομο, πολλαπλασιάστε τον αριθμό τους με τον αριθμό οξείδωσης τους. Τώρα που γνωρίζουμε τους αριθμούς οξείδωσης όλων των ατόμων μας εκτός από το άτομο που μας ενδιαφέρει, πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι ορισμένα από αυτά τα άτομα μπορεί να εμφανίζονται περισσότερες από μία φορές στην ένωση. Πολλαπλασιάστε τον αριθμητικό συντελεστή κάθε ατόμου (γραμμένο σε ευρετήριο μετά το χημικό σύμβολο του ατόμου στην ένωση) με τον αριθμό οξείδωσης του.
   • Στην ένωση Na₂SO₄γνωρίζουμε ότι υπάρχουν 2 άτομα Να και 4 άτομα Ο. Έτσι πρέπει να πολλαπλασιάσουμε +1 (τον αριθμό οξείδωσης του Na) κατά 2 για να έχουμε αποτέλεσμα 2, στη συνέχεια να πολλαπλασιάσουμε -2 (ο αριθμός των οξείδωση του Ο) κατά 4 για να ληφθεί αποτέλεσμα -8.

4. 
   

   
   Προσθέστε τα αποτελέσματα. Προσθέστε τα αποτελέσματα των πολλαπλασιασμών σας για να λάβετε τον αριθμό οξείδωσης χωρίς να λάβουμε υπόψη τον αριθμό της οξείδωσης του ατόμου που μας ενδιαφέρει.
   • Στο παράδειγμα του Na₂SO₄, θα ήταν απαραίτητο να προσθέσουμε 2 και -8 για να πάρουμε -6.

5. 
   

   
   Υπολογίστε τον άγνωστο αριθμό οξείδωσης με βάση το φορτίο της ένωσης. Τώρα έχετε όλες τις πληροφορίες που χρειάζονται για να βρείτε τον αριθμό οξείδωσης που μας ενδιαφέρει χρησιμοποιώντας απλούς αλγεβρικούς κανόνες. Δημιουργήστε μια εξίσωση σύμφωνα με την οποία τα αποτελέσματα των προηγούμενων βημάτων συν τον άγνωστο αριθμό οξείδωσης είναι ίσα με το συνολικό φορτίο της ένωσης. Με άλλα λόγια: (Άθροισμα γνωστών αριθμών οξείδωσης) + (άγνωστος αριθμός οξείδωσης) = (φορτίο ένωσης).
   • Λαμβάνοντας το παράδειγμα του Na₂SO₄Δείτε πώς να το κάνετε:
     • (Άθροισμα γνωστών οξειδωτικών αριθμών) + (άγνωστος αριθμός οξείδωσης) = (φορτίο ένωσης)
     • -6 + S = 0
     • S = 0 + 6
     • S = 6. Ο αριθμός οξείδωσης του S είναι ίσος με 6 στην ένωση Na₂SO₄.