Ķīmijā termini oksidēšana un reducēšana attiecas uz reakcijām, kurās atoms (vai atomu grupa) secīgi zaudē vai iegūst elektronus. Oksidācijas numurs ir skaitlis, kas piešķirts atomam (vai atomu grupai), kas palīdz ķīmiķiem izsekot, cik elektronu ir pieejams pārnešanai un vai kāds reaģents ir oksidēts vai reducēts reakcijā. Oksidācijas skaitļu piešķiršanas process atomiem var būt no ļoti vienkārša līdz diezgan sarežģītam, pamatojoties uz atoma lādiņu un atomu veidojošo molekulu ķīmisko sastāvu. Lai lietas padarītu sarežģītākas, dažiem atomiem ir vairāk nekā viens oksidācijas numurs. Par laimi, oksidācijas skaitļa noteikšana tiek veikta ar skaidriem un viegli izpildāmiem noteikumiem, lai gan zināšanas par pamata ķīmiju un algebru ievērojami atvieglos šo noteikumu izskaidrošanu.
Solis
1. metode no 2: Oksidācijas skaitļa noteikšana, pamatojoties uz ķīmiskajiem noteikumiem
1. solis. Nosakiet, vai attiecīgās vielas ir elementi
Brīvo elementu atomu oksidācijas skaitlis vienmēr ir 0. Tas attiecas uz atomiem, kuru elementārā forma sastāv no viena atoma, kā arī uz atomiem, kuru elementārā forma ir diatomiska vai daudzatomu.
- Piemēram, abi Al(s) kā arī Cl2 oksidācijas skaitlis ir 0, jo tie ir elementu veidi, kas nav saistīti ar citiem elementiem.
- Ņemiet vērā, ka elementārā forma Sērs, S8vai oktasulfam, lai arī tas ir patoloģiski, ir arī oksidācijas skaitlis 0.
2. solis. Nosakiet, vai attiecīgās vielas ir joni
Joniem ir tāds pats oksidācijas numurs kā to lādiņam. Tas attiecas uz joniem, kas nav saistīti ar citiem elementiem, kā arī joniem, kas ir jonu savienojumu sastāvdaļa.
- Piemēram, Cl. Jons- ir oksidācijas skaitlis -1.
- Cl jonam joprojām ir oksidācijas skaitlis -1, ja Cl ir daļa no NaCl savienojuma. Tā kā Na jonam pēc definīcijas ir lādiņš +1, mēs zinām, ka Cl jona lādiņš ir -1, tāpēc oksidācijas skaitlis paliek -1.
3. solis. Atzīstiet, ka metāla joniem var būt vairāki oksidācijas stāvokļi
Daudziem metāla elementiem ir vairāk nekā viens lādiņš. Piemēram, metāla dzelzs (Fe) var būt jons ar +2 vai +3 lādiņu. Metāla jonu lādiņu (un līdz ar to tā oksidācijas skaitli) var noteikt, vai nu ņemot vērā savienojumā esošo citu atomu lādiņus, vai, ja tas ir rakstīts teksta formā ar romiešu ciparu apzīmējumu (kā teikumā, dzelzs (III) jona lādiņš ir + 3.).
Piemēram, apskatīsim savienojumu, kas satur metāla jonu alumīniju. AlCl savienojums3 kopējais lādiņš ir 0. Tā kā mēs zinām, ka Cl. jons- ir lādiņš -1 un ir 3 Cl. joni- savienojumā Al jonam jābūt lādiņam +3, lai visu jonu kopējais lādiņš būtu 0. Tādējādi Al oksidācijas skaitlis ir +3.
4. solis. Oksidācijas numuru -2 piešķir skābeklim (bez izņēmuma)
Gandrīz visos gadījumos skābekļa atoma oksidācijas skaitlis ir -2. Šim noteikumam ir daži izņēmumi:
- Kad skābeklis ir elementārā formā (O2), oksidācijas skaitlis ir 0, jo tas ir noteikums visiem elementa atomiem.
- Ja skābeklis ir daļa no peroksīda, tā oksidācijas skaitlis ir -1. Peroksīdi ir savienojumu grupa, kas satur skābekļa-skābekļa atsevišķās saites (vai peroksīda anjonu O)2-2). Piemēram, H. molekulā2O2 (ūdeņraža peroksīds), skābekļa oksidācijas skaitlis (un lādiņš) ir -1. Turklāt, ja skābeklis ir daļa no superoksīda, tā oksidācijas skaitlis ir -0,5.
- Kad skābeklis ir saistīts ar fluoru, tā oksidācijas skaitlis ir +2. Plašāku informāciju skatiet fluora noteikumos. ES nē2F2), tā oksidācijas skaitlis ir +1.
Solis 5. Piešķiriet oksidācijas skaitli +1 ūdeņradim (bez izņēmuma)
Tāpat kā skābeklis, ūdeņraža oksidācijas skaitlis ir īpašs gadījums. Kopumā ūdeņraža oksidācijas skaitlis ir +1 (izņemot, kā minēts iepriekš, tā elementārajā formā H2). Tomēr īpašiem savienojumiem, ko sauc par hidrīdiem, ūdeņraža oksidācijas skaitlis ir -1.
Piemēram, H2O, mēs zinām, ka ūdeņraža oksidācijas skaitlis ir +1, jo skābekļa lādiņš ir -2, un mums ir nepieciešams lādiņš 2 +1, lai savienojuma lādiņš būtu nulle. Tomēr nātrija hidrīda NaH ūdeņraža oksidācijas skaitlis ir -1, jo jonu lādiņam ir lādiņš +1, un, lai savienojuma lādiņu summa būtu nulle, ūdeņraža lādiņš (un līdz ar to oksidācijas skaitlim) jābūt -1.
6. solis. Fluoram vienmēr ir oksidācijas skaitlis -1
Kā minēts iepriekš, dažu elementu oksidācijas skaitļi var atšķirties vairāku faktoru dēļ (metāla joni, skābekļa atomi peroksīdos utt.). Tomēr fluora oksidācijas skaitlis ir -1, kas nekad nemainās. Tas ir tāpēc, ka fluors ir visnegatīvākais elements - citiem vārdiem sakot, tas ir elements, kurš vismazāk atdos savus elektronus un, visticamāk, uzņems citu elementu atomus. Tādējādi maksa nemainās.
Solis 7. Padariet savienojuma oksidācijas skaitli vienādu ar savienojuma lādiņu
Visu savienojumu atomu oksidācijas skaitļiem jābūt vienādiem ar savienojuma lādiņu. Piemēram, ja savienojumam nav lādiņa, katra atoma oksidācijas skaitlim jāsummējas līdz nullei; ja savienojums ir daudzatomisks jons ar lādiņu -1, oksidācijas skaitlim jāsummējas līdz -1 utt.
Tas ir labs veids, kā pārbaudīt savu darbu - ja savienojuma oksidācijas skaitļi nesummē savienojuma lādiņu, jūs zināt, ka esat iestatījis vienu vai vairākus nepareizus oksidācijas skaitļus
2. metode no 2: skaitļu piešķiršana atomiem bez oksidācijas skaitļa noteikuma
Solis 1. Atrodiet atomus bez oksidācijas skaitļa noteikuma
Dažiem atomiem nav īpašu noteikumu par oksidācijas skaitļiem. Ja jūsu atoms nav norādīts iepriekš minētajos noteikumos un neesat pārliecināts, kāds ir tā lādiņš (piemēram, ja atomi ir daļa no lielāka savienojuma un tādējādi nerāda to attiecīgos lādiņus), varat atrast atoma oksidācijas skaitlis pēc eliminācijas procesa. Vispirms jūs noteiksit visu savienojuma atomu oksidācijas pakāpi, pēc tam atrisināsit tikai nezināmos atomus, pamatojoties uz savienojuma kopējo lādiņu.
Piemēram, savienojumā Na2TĀ4, sēra (S) lādiņš nav zināms - atoms nav elementārā formā, tāpēc tā oksidācijas skaitlis nav 0, bet tas ir viss, ko mēs zinām. Šis ir labs piemērs šim algebriskajam oksidācijas skaitļa noteikšanas veidam.
2. solis. Atrodiet savienojumā zināmos citu elementu oksidācijas skaitļus
Izmantojot oksidācijas skaitļu piešķiršanas noteikumus, nosakiet savienojuma citu atomu oksidācijas skaitļus. Uzmanieties no īpašiem gadījumiem, piemēram, O, H utt.
In Na2TĀ4, mēs zinām, ka saskaņā ar mūsu noteikumiem Na jonam ir lādiņš (un līdz ar to tā oksidācijas skaitlis) +1 un skābekļa atomam oksidācijas skaitlis -2.
Solis 3. Reiziniet atomu skaitu ar to oksidācijas skaitli
Tagad, kad mēs zinām visu mūsu atomu, izņemot nezināmo, oksidācijas skaitļus, mums jāņem vērā fakts, ka daži no šiem atomiem var parādīties vairāk nekā vienu reizi. Reiziniet katra atoma koeficienta skaitli (zemāk rakstīts mazā aiz savienojuma atoma ķīmiskā simbola) ar tā oksidācijas skaitli.
In Na2TĀ4, mēs zinām, ka ir 2 Na un 4 O atomi. Lai iegūtu atbildi 2, mēs reizināsim 2 × +1, Na oksidācijas skaitli, un reizināsim 4 × -2, oksidācijas skaitli O atbilde -8.
Solis 4. Sasummējiet rezultātus
Pievienojot reizināšanas reizinājumu, jūs iegūsit savienojuma oksidācijas skaitli, neaprēķinot sava atoma nezināmo oksidācijas skaitli.
Na piemērā2TĀ4 mums, mēs pievienosim 2 līdz -8, lai iegūtu -6.
5. solis. Aprēķiniet nezināmo oksidācijas skaitli, pamatojoties uz savienojuma lādiņu
Tagad jums ir viss nepieciešamais, lai atrastu nezināmus oksidācijas skaitļus, izmantojot vienkāršu algebru. Izveidojiet vienādojumu: jūsu atbilde iepriekšējā solī, kā arī nezināms oksidācijas skaitlis ir vienāds ar savienojuma kopējo lādiņu. Citiem vārdiem sakot: (Zināmā oksidācijas skaitļa daudzums) + (nezināms oksidācijas numurs, kas tiek meklēts) = (savienojuma lādiņš).
-
Na piemērā2TĀ4 mēs to atrisināsim šādi:
- (zināmā oksidācijas skaitļa summa) + (nezināms oksidācijas numurs, kas tiek meklēts) = (savienojuma lādiņš)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S ir oksidācijas numurs
6. darbība. Na2TĀ4.
Padomi
- Atomu elementārā formā oksidācijas skaitlis vienmēr ir 0. Monatomiskajam jonam oksidācijas skaitlis ir vienāds ar tā lādiņu. Metāla 1A elementārajā formā, piemēram, ūdeņraža, litija un nātrija, oksidācijas skaitlis ir +1; 2A metālu elementārā formā, piemēram, magnija un kalcija, oksidācijas skaitlis ir +2. Gan ūdeņradim, gan skābeklim ir divi dažādi oksidācijas stāvokļi, kas var būt atkarīgi no saites.
- Savienojumā visu oksidācijas skaitļu summai jābūt vienādai ar 0. Ja, piemēram, jonam ir 2 atomi, oksidācijas skaitļu summai jābūt vienādai ar jonu lādiņu.
- Ir ļoti noderīgi zināt, kā lasīt elementu periodisko tabulu un metālu un nemetālu atrašanās vietu.
