Како одредити оксидационо стање

Садржај

Кораци
Део 1 од 2: Одређивање оксидационог стања према хемијским законима
Део 2 од 2: Одређивање оксидационог стања без употребе закона хемије
Савјети
Шта ти треба

У хемији, изрази "оксидација" и "редукција" означавају реакције у којима атом или група атома губе, односно добијају електроне. Стање оксидације је нумеричка вредност додељена једном или више атома која карактерише број редистрибуираних електрона и показује како су ти електрони распоређени међу атомима током реакције. Одређивање ове вредности може бити једноставан и прилично сложен поступак, у зависности од атома и молекула који се састоје од њих. Штавише, атоми неких елемената могу имати неколико оксидационих стања. На срећу, постоје једноставна недвосмислена правила за одређивање оксидационог стања, за чију сигурну употребу је довољно познавати основе хемије и алгебре.

Кораци

Део 1 од 2: Одређивање оксидационог стања према хемијским законима

1 Утврдите да ли је дотична супстанца елементарна. Оксидационо стање атома изван хемијског једињења је нула. Ово правило важи и за супстанце настале од одвојених слободних атома, и за оне које се састоје од два, или полиатомска молекула једног елемента.
- На пример, Ал_(с) и Цл₂ имају оксидационо стање 0, пошто су оба у хемијски невезаном елементарном стању.
- Имајте на уму да алотропни облик сумпора С₈, или октацера, упркос атипичној структури, такође карактерише нулто оксидационо стање.
2 Утврдите да ли је дотична супстанца састављена од јона. Оксидационо стање јона је једнако њиховом наелектрисању. Ово важи и за слободне јоне и за оне који су део хемијских једињења.
- На пример, оксидационо стање јона Цл је -1.
- Оксидационо стање јона Цл у хемијском једињењу НаЦл је такође -1. Пошто јон На, по дефиницији, има наелектрисање +1, закључујемо да је наелектрисање јона Цл -1, па је његово оксидационо стање -1.
3 Имајте на уму да метални јони могу имати неколико оксидационих стања. Атоми многих металних елемената могу ионизирати у различитим количинама. На пример, набој јона метала као што је гвожђе (Фе) је +2 или +3. Набој металних јона (и њихово оксидационо стање) може се одредити набојима јона других елемената са којима је овај метал део хемијског једињења; у тексту је ово наелектрисање означено римским бројевима: на пример, гвожђе (ИИИ) има оксидационо стање +3.
- Као пример, размотримо једињење које садржи јон алуминијума. Укупно пуњење једињења АлЦл₃ је нула.Пошто знамо да Цл јони имају наелектрисање -1, а једињење садржи 3 таква иона, за општу неутралност дотичне супстанце, јон Ал мора имати наелектрисање +3. Тако је у овом случају оксидационо стање алуминијума +3.
4 Оксидационо стање кисеоника је -2 (уз неке изузетке). У скоро свим случајевима, атоми кисеоника имају оксидационо стање -2. Постоји неколико изузетака од овог правила:
- Ако је кисеоник у елементарном стању (О.₂), његово оксидационо стање је 0, као у случају осталих елементарних супстанци.
- Ако је кисеоник део пероксид, његово стање оксидације је -1. Пероксиди су група једињења која садрже једноставну везу кисеоник-кисеоник (тј. Пероксидни анион О₂). На пример, у саставу Х.₂О.₂ (водоник пероксид) кисеоник има наелектрисање и оксидационо стање -1.
- У комбинацији са флуором, кисеоник има оксидационо стање +2, прочитајте доле правило за флуор.
5 Водоник има оксидационо стање +1, уз неколико изузетака. Као и код кисеоника, постоје изузеци. По правилу, оксидационо стање водоника је +1 (ако није у елементарном стању Х₂). Међутим, у једињењима која се називају хидриди, оксидационо стање водоника је -1.
- На пример, у Х.₂О Стање оксидације водоника је +1 јер атом кисеоника има набој -2, а за укупну неутралност потребна су два +1 набоја. Ипак, у саставу натријум хидрида, стање оксидације водоника је већ -1, пошто јон На носи наелектрисање +1, а за општу електронеутралност наелектрисање атома водоника (а тиме и његово стање оксидације) требало би бити -1.
6 Флуор увек има оксидационо стање -1. Као што је већ напоменуто, оксидационо стање неких елемената (јони метала, атоми кисеоника у пероксидима итд.) Може да варира у зависности од низа фактора. Стање оксидације флуора је, међутим, увек -1. То је због чињенице да овај елемент има највећу електронегативност - другим речима, атоми флуора најмање су вољни да се раздвоје са својим електронима и најактивније привлаче стране електроне. Дакле, њихова оптужба остаје непромењена.
7 Збир оксидационих стања једињења једнак је његовом наелектрисању. Стања оксидације свих атома који чине хемијско једињење требало би да се повећају наелектрисању овог једињења. На пример, ако је једињење неутрално, збир оксидационих стања свих његових атома треба да буде нула; ако је једињење полиатомски јон са наелектрисањем -1, збир оксидационих стања је -1 и тако даље.
- Ово је добра метода испитивања - ако збир оксидационих стања није једнак укупном наелектрисању једињења, негде грешите.

Део 2 од 2: Одређивање оксидационог стања без употребе закона хемије

1 Пронађите атоме који немају строга правила о свом стању оксидације. За неке елементе не постоје чврсто утврђена правила за проналажење оксидационог стања. Ако атом не одговара ниједном од горе наведених правила, а не знате његово наелектрисање (на пример, атом је део комплекса, а његово наелектрисање није наведено), можете одредити оксидационо стање таквог атома искључењем. Прво одредите наелектрисање свих осталих атома у једињењу, а затим из познатог укупног наелектрисања једињења израчунајте оксидационо стање овог атома.
- На пример, у једињењу На₂ТАКО₄ наелектрисање атома сумпора (С) је непознато - знамо само да није нула, пошто сумпор није у елементарном стању. Ово једињење служи као добар пример за илустрацију алгебарске методе за одређивање оксидационог стања.
2 Одредите оксидациона стања преосталих елемената у једињењу. Користећи горе описана правила, одредите оксидациона стања преосталих атома једињења. Не заборавите на изузетке од правила за О, Х итд.
- За На₂ТАКО₄, користећи наша правила, откривамо да је наелектрисање (а самим тим и оксидационо стање) јона На +1, а за сваки од атома кисеоника -2.
3 Помножите број атома са оксидационим стањем. Сада када знамо оксидациона стања свих атома осим једног, потребно је узети у обзир да може постојати неколико атома неких елемената. Помножите број атома сваког елемента (то је назначено у хемијској формули једињења као индекс после симбола елемента) његовим оксидационим стањем.
- У На₂ТАКО₄ имамо 2 атома На и 4 атома О. Тако множењем 2 × +1 добијамо оксидационо стање свих атома На (2), а множењем 4 × -2 -оксидационо стање атома О (-8).
4 Саберите претходне резултате. Збрајајући резултате множења, добијамо оксидационо стање једињења без узимајући у обзир допринос жељеног атома.
- У нашем примеру, за На₂ТАКО₄ сабирамо 2 и -8 и добијамо -6.
5 Нађите непознато оксидационо стање из наелектрисања једињења. Сада имате све податке за једноставно израчунавање жељеног оксидационог стања. Запишите једначину, на чијој ће се левој страни налазити збир броја добијених у претходном кораку израчунавања и непознатог оксидационог стања, а на десној страни укупног наелектрисања једињења. Другим речима, (Збир познатих оксидационих стања) + (жељено оксидационо стање) = (набој једињења).
- У нашем случају, На₂ТАКО₄ решење изгледа овако:
  - (Збир познатих оксидационих стања) + (жељено оксидационо стање) = (сложено наелектрисање)
  - -6 + С = 0
  - С = 0 + 6
  - С = 6.В На₂ТАКО₄ сумпор има оксидационо стање 6.

Савјети

У једињењима, збир свих оксидационих стања мора бити једнак наелектрисању. На пример, ако је једињење двоатомни јон, збир оксидационих стања атома мора бити једнак укупном јонском наелектрисању.
Веома је корисно знати користити периодни систем и знати где се у њему налазе метални и неметални елементи.
Стање оксидације атома у елементарном облику је увек нула. Стање оксидације појединачног јона једнако је његовом наелектрисању. Елементи групе 1А периодног система, као што су водоник, литијум, натријум, у елементарном облику имају оксидационо стање +1; Оксидационо стање метала Групе 2А, попут магнезијума и калцијума, је +2 у елементарном облику. Кисеоник и водоник, у зависности од врсте хемијске везе, могу имати 2 различита оксидациона стања.