Keemias viitavad terminid oksüdeerimine ja redutseerimine reaktsioonidele, mille käigus aatom (või aatomite rühm) kaotab järjest või kaotab elektronid. Oksüdatsiooninumber on aatomile (või aatomirühmale) määratud number, mis aitab keemikutel jälgida, kui palju elektrone on ülekandmiseks saadaval ja kas antud reagent oksüdeerub või redutseerub reaktsioonis. Aatomitele oksüdeerimisnumbrite määramise protsess võib ulatuda väga lihtsast kuni üsna keerukani, lähtudes aatomi laengust ja aatomit moodustavate molekulide keemilisest koostisest. Asja keerulisemaks muutmiseks on mõnel aatomil rohkem kui üks oksüdatsiooniarv. Õnneks tehakse oksüdatsiooniarvu määramine selgete ja hõlpsasti järgitavate reeglitega, kuigi põhikeemia ja algebra tundmine muudab nende reeglite selgitamise palju lihtsamaks.
Samm
Meetod 1: 2: Oksüdatsiooniarvu määramine keemiliste eeskirjade alusel
Samm 1. Tehke kindlaks, kas kõnealused ained on elemendid
Vabade elementide aatomite oksüdatsiooniarv on alati 0. See kehtib aatomite kohta, mille elementaarne vorm koosneb ühest aatomist, samuti aatomite puhul, mille elementaarne vorm on kahe- või mitmeaatomiline.
- Näiteks mõlemad Al(s) samuti Cl2 oksüdatsiooniarv on 0, kuna need on elementide vormid, mis ei ole teiste elementidega seotud.
- Pange tähele, et elementaarne vorm Väävel, S8või oktaväävel, ehkki ebanormaalne, on ka oksüdatsiooniarv 0.
Samm 2. Tehke kindlaks, kas kõnealused ained on ioonid
Ioonidel on sama laengu oksüdatsiooniarv. See kehtib ioonide kohta, mis ei ole seotud teiste elementidega, samuti ioonide kohta, mis on osa ioonühenditest.
- Näiteks Cl. Ioon- oksüdatsiooniarv on -1.
- Cl -ioonil on endiselt oksüdatsiooniarv -1, kui Cl on NaCl ühendi osa. Kuna Na -ioonil on definitsiooni järgi laeng +1, teame, et Cl -ioonil on laeng -1, seega jääb oksüdatsiooniarv -1.
Samm 3. Tunnistage, et metalliioonidel võib olla mitu oksüdatsiooniastet
Paljudel metallilistel elementidel on rohkem kui üks laeng. Näiteks metall Raud (Fe) võib olla +2 või +3 laenguga ioon. Metalliiooni laengu (ja seega ka selle oksüdatsiooniarvu) saab määrata kas ühendi teiste koostisosade aatomite laengute järgi või, kui see on kirjutatud tekstina rooma numbrimärgiga (nagu lauses, raud (III) iooni laeng on + 3.).
Näiteks uurime ühendit, mis sisaldab metallioonide alumiiniumi. AlCl ühend3 on üldlaeng 0. Kuna me teame, et Cl. ioon- on laeng -1 ja seal on 3 Cl. iooni- ühendis peab Al ioonil olema laeng +3, nii et kõigi ioonide kogulaeng on 0. Seega on Al oksüdatsiooniarv +3.
Samm 4. Määrake oksüdeerimisnumber -2 hapnikule (eranditult)
Peaaegu kõigil juhtudel on hapnikuaatomi oksüdatsiooniarv -2. Sellest reeglist on mõned erandid:
- Kui hapnik on elementaarsel kujul (O2), on oksüdatsiooniarv 0, sest see on elemendi kõigi aatomite reegel.
- Kui hapnik on peroksiidi osa, on selle oksüdatsiooniarv -1. Peroksiidid on ühendite klass, mis sisaldab hapniku-hapniku üksiksidemeid (või peroksiidi aniooni O)2-2). Näiteks H. molekulis2O2 (vesinikperoksiid), hapniku oksüdatsiooniarv (ja laeng) on -1. Samuti, kui hapnik on osa superoksiidist, on selle oksüdatsiooniarv -0,5.
- Kui hapnik on seotud fluoriga, on selle oksüdatsiooniarv +2. Lisateabe saamiseks vaadake allpool fluori käsitlevaid eeskirju. Sisse (O.2F2), selle oksüdatsiooniarv on +1.
Samm 5. Määrake oksüdeerimisnumber +1 vesinikule (eranditult)
Nagu hapnik, on vesiniku oksüdatsiooniarv erijuhtum. Üldiselt on vesiniku oksüdatsiooniarv +1 (välja arvatud, nagu eespool, elementaarsel kujul H2). Hüdriidideks nimetatavate spetsiaalsete ühendite puhul on vesiniku oksüdatsiooniarv aga -1.
Näiteks H2O, me teame, et vesiniku oksüdatsiooniarv on +1, kuna hapniku laeng on -2 ja ühendi laengu nulliks muutmiseks vajame laengut 2 +1. Naatriumhüdriidis, NaH, on vesiniku oksüdatsiooniarv aga -1, kuna iooni laengu laeng on +1 ja et ühendi laengute summa oleks null, siis vesiniku laeng (ja seega selle oksüdatsiooniarv) peab olema -1.
Etapp 6. Fluori oksüdatsiooniarv on alati -1
Nagu eespool märgitud, võivad teatud elementide oksüdatsiooniarvud erineda mitmete tegurite (metalliioonid, hapniku aatomid peroksiidides jne) tõttu. Kuid fluori oksüdatsiooniarv on -1, mis ei muutu kunagi. Selle põhjuseks on asjaolu, et fluor on kõige elektronegatiivsem element - teisisõnu on see element, mis kõige vähem tõenäoliselt loobub oma elektronidest ja kõige tõenäolisemalt teiste elementide aatomeid. Seega tasu ei muutu.
Samm 7. Muutke ühendi oksüdatsiooniarv võrdseks ühendi laenguga
Ühendi kõigi aatomite oksüdatsiooniarvud peavad olema võrdsed ühendi laenguga. Näiteks kui ühendil pole laengut, peab iga aatomi oksüdatsiooniarv olema null; kui ühend on polüatomiline ioon laenguga -1, peab oksüdatsiooniarv liituma -1 -ga jne.
See on hea viis oma töö kontrollimiseks - kui ühendi oksüdatsiooniarvud ei liitu ühendi laenguga, teate, et olete määranud ühe või mitu valet oksüdatsiooniarvu
Meetod 2/2: numbrite määramine aatomitele ilma oksüdatsiooniarvureeglita
Samm 1. Leidke aatomid ilma oksüdatsiooniarvu reeglita
Mõnel aatomil pole oksüdatsiooniarvude kohta konkreetseid reegleid. Kui teie aatomit ülaltoodud reeglites ei kuvata ja te pole kindel, milline on selle laeng (näiteks kui aatomid on osa suuremast ühendist ja seega ei näita nende laenguid), leiate aatomi oksüdatsiooniarv elimineerimisprotsessi abil. Kõigepealt määrate ühendi kõigi aatomite oksüdatsiooniastme, seejärel lahendate tundmatud aatomid ainult ühendi kogulaengu põhjal.
Näiteks ühendis Na2NII4, väävli (S) laeng pole teada - aatom ei ole elementaarsel kujul, seega pole selle oksüdatsiooniarv 0, kuid see on kõik, mida me teame. See on hea näide sellest oksüdatsiooniarvu määramise algebralisest viisist.
Samm 2. Leidke ühendi teiste elementide teadaolevad oksüdatsiooniarvud
Kasutades oksüdatsiooniarvude määramise reegleid, määrake ühendi teiste aatomite oksüdatsiooniarvud. Pöörake tähelepanu erijuhtumitele, nagu O, H jne.
In Na2NII4, me teame, et vastavalt meie reeglitele on Na -ioonil laeng (ja seega ka selle oksüdatsiooniarv) +1 ja hapnikuaatomil oksüdatsiooniarv -2.
Samm 3. Korrutage aatomite arv nende oksüdatsiooniarvuga
Nüüd, kui me teame kõigi meie aatomite oksüdatsiooniarvu, välja arvatud tundmatud, peame arvestama asjaoluga, et mõned neist aatomitest võivad ilmneda rohkem kui üks kord. Korrutage iga aatomi iga koefitsientarv (kirjutatud väikeseks allpool ühendi aatomi keemilise sümboli järele) selle oksüdatsiooniarvuga.
In Na2NII4, me teame, et on 2 Na -aatomit ja 4 O -aatomit. Vastuse 2 saamiseks korrutame 2 × +1, Na oksüdatsiooniarvu, ja korrutame 4 × -2, oksüdatsiooniarvu O, et saada vastus -8.
Samm 4. Lisage tulemused
Kui korrutise korrutis lisada, saate ühendi oksüdatsiooniarvu ilma aatomi tundmatu oksüdatsiooniarvu arvutamata.
Na näites2NII4 meile, lisame -6 saamiseks 2 x -8.
Samm 5. Arvutage tundmatu oksüdatsiooniarv ühendi laengu põhjal
Nüüd on teil kõik, mida vajate lihtsa algebra abil tundmatute oksüdatsiooniarvude leidmiseks. Looge võrrand: teie vastus eelmises etapis pluss tundmatu oksüdatsiooniarv võrdub ühendi üldlaenguga. Teisisõnu: (teadaoleva oksüdatsiooniarvu kogus) + (teadmata oksüdatsiooniarv, mida otsitakse) = (ühendi laeng).
-
Na näites2NII4 meie lahendame selle järgmiselt:
- (teadaoleva oksüdatsiooniarvu summa) + (teadmata oksüdatsiooniarv, mida otsitakse) = (ühendi laeng)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S omab oksüdatsiooniarvu
6. samm. aastal Na2NII4.
Näpunäiteid
- Aatomite elementaarsel kujul on oksüdatsiooniarv alati 0. Üheaatomilise iooni oksüdatsiooniarv on võrdne selle laenguga. Metalli 1A elementaarsel kujul, nagu vesinik, liitium ja naatrium, on oksüdatsiooniarv +1; 2A elementaarsetel metallidel, nagu magneesium ja kaltsium, on oksüdatsiooniarv +2. Nii vesinikul kui ka hapnikul on kaks erinevat oksüdatsiooniastet, mis võivad sõltuda sidemest.
- Ühendis peab kõigi oksüdatsiooniarvude summa olema võrdne 0. Kui ioonil on näiteks 2 aatomit, peab oksüdatsiooniarvude summa olema võrdne iooni laenguga.
- On väga kasulik teada, kuidas lugeda elementide perioodilist tabelit ning metallide ja mittemetallide asukohta.
