Kako določiti oksidacijsko stanje

Video.: Rober Franz - Kako Robert skrbi za svoje zdravje, kako se boleznim izogne oz se z njimi sooča

Vsebina

Koraki
1. del od 2: Določanje oksidacijskega stanja v skladu s kemijskimi zakoni
2. del 2: Določanje oksidacijskega stanja brez uporabe kemijskih zakonov
Nasveti
Kaj potrebujete

V kemiji izraza "oksidacija" in "redukcija" pomenita reakcije, pri katerih atom ali skupina atomov izgubi oziroma pridobi elektrone. Oksidacijsko stanje je številska vrednost, dodeljena enemu ali več atomom, ki označuje število prerazporejenih elektronov in prikazuje, kako so ti elektroni med reakcijo razporejeni med atomi. Določitev te vrednosti je lahko preprost in precej zapleten postopek, odvisno od atomov in molekul, ki jih sestavljajo. Poleg tega imajo lahko atomi nekaterih elementov več oksidacijskih stanj. Na srečo obstajajo preprosta nedvoumna pravila za določanje oksidacijskega stanja, za samozavestno uporabo katerih je dovolj poznati osnove kemije in algebre.

Koraki

1. del od 2: Določanje oksidacijskega stanja v skladu s kemijskimi zakoni

1 Ugotovite, ali je zadevna snov elementarna. Oksidacijsko stanje atomov zunaj kemične spojine je nič. To pravilo velja tako za snovi, ki nastanejo iz ločenih prostih atomov, kot za tiste, ki so sestavljene iz dveh ali poliatomskih molekul enega elementa.
- Na primer, Al_(s) in Cl₂ imajo oksidacijsko stanje 0, saj sta oba v kemijsko nevezanem elementarnem stanju.
- Upoštevajte, da alotropna oblika žvepla S₈, ali oktacera je kljub atipični strukturi značilno tudi ničelno oksidacijsko stanje.
2 Ugotovite, ali je zadevna snov sestavljena iz ionov. Oksidacijsko stanje ionov je enako njihovemu naboju. To velja tako za proste ione kot za tiste, ki so del kemičnih spojin.
- Na primer, oksidacijsko stanje iona Cl je -1.
- Oksidacijsko stanje iona Cl v kemijski spojini NaCl je prav tako -1. Ker ima ion Na po definiciji naboj +1, sklepamo, da je naboj iona Cl -1, zato je njegovo oksidacijsko stanje -1.
3 Upoštevajte, da imajo kovinski ioni lahko več oksidacijskih stanj. Atomi številnih kovinskih elementov lahko ionizirajo v različnih količinah. Na primer, ionski naboj kovine, kot je železo (Fe), je +2 ali +3. Naboj kovinskih ionov (in njihovo oksidacijsko stanje) je mogoče določiti z naboji ionov drugih elementov, s katerimi je ta kovina del kemične spojine; v besedilu je ta naboj označen z rimskimi številkami: na primer, železo (III) ima oksidacijsko stanje +3.
- Kot primer razmislimo o spojini, ki vsebuje aluminijev ion. Skupni naboj spojine AlCl₃ je nič.Ker vemo, da imajo ioni Cl naboj -1 in spojina vsebuje 3 take ione, mora imeti ion Al za splošno nevtralnost zadevne snovi naboj +3. Tako je v tem primeru oksidacijsko stanje aluminija +3.
4 Oksidacijsko stanje kisika je -2 (z nekaj izjemami). V skoraj vseh primerih imajo atomi kisika oksidacijsko stanje -2. Pri tem pravilu obstaja več izjem:
- Če je kisik v elementarnem stanju (O₂), njegovo oksidacijsko stanje je 0, tako kot pri drugih osnovnih snoveh.
- Če je kisik del peroksid, njegovo oksidacijsko stanje je -1. Peroksidi so skupina spojin, ki vsebujejo preprosto kisikovo-kisikovo vez (tj. Peroksidni anion O₂). Na primer, v sestavi H₂O.₂ (vodikov peroksid) kisik ima naboj in oksidacijsko stanje -1.
- V kombinaciji s fluorom ima kisik oksidacijsko stanje +2, preberite spodaj pravilo za fluor.
5 Vodik ima oksidacijsko stanje +1, z nekaj izjemami. Tako kot pri kisiku obstajajo tudi izjeme. Oksidacijsko stanje vodika je praviloma +1 (če ni v elementarnem stanju H₂). Vendar je v spojinah, imenovanih hidridi, oksidacijsko stanje vodika -1.
- Na primer v H.₂O Stanje oksidacije vodika je +1, ker ima atom kisika naboj -2, za celotno nevtralnost pa sta potrebna dva naboja +1. Kljub temu je v sestavi natrijevega hidrida oksidacijsko stanje vodika že -1, saj ion Na nosi naboj +1, za splošno elektronevtralnost pa bi moral biti naboj vodikovega atoma (in s tem njegovo oksidacijsko stanje) biti -1.
6 Fluor nenehno ima oksidacijsko stanje -1. Kot smo že omenili, se lahko oksidacijsko stanje nekaterih elementov (kovinski ioni, atomi kisika v peroksidih itd.) Razlikuje glede na številne dejavnike. Oksidacijsko stanje fluora pa je vedno -1. To je posledica dejstva, da ima ta element največjo elektronegativnost - z drugimi besedami, atomi fluora so se najmanj pripravljeni ločiti od svojih elektronov in najbolj aktivno pritegnejo tuje elektrone. Tako njihova obtožba ostaja nespremenjena.
7 Vsota oksidacijskih stanj v spojini je enaka njenemu naboju. Stanja oksidacije vseh atomov, ki sestavljajo kemično spojino, bi morala biti enaka naboju te spojine. Na primer, če je spojina nevtralna, mora biti vsota oksidacijskih stanj vseh njenih atomov nič; če je spojina poliatomski ion z nabojem -1, je vsota oksidacijskih stanj -1 itd.
- To je dobra preskusna metoda - če vsota oksidacijskih stanj ni enaka skupnemu naboju spojine, potem se nekje motite.

2. del 2: Določanje oksidacijskega stanja brez uporabe kemijskih zakonov

1 Poiščite atome, ki nimajo strogih pravil glede svojega oksidacijskega stanja. Za nekatere elemente ni trdno določenih pravil za ugotavljanje oksidacijskega stanja. Če atom ne ustreza nobenemu od zgoraj naštetih pravil in ne poznate njegovega naboja (na primer, atom je del kompleksa in njegov naboj ni določen), lahko določite oksidacijsko stanje takega atoma z izključitvijo. Najprej določimo naboj vseh drugih atomov v spojini, nato pa iz znanega skupnega naboja spojine izračunamo oksidacijsko stanje tega atoma.
- Na primer v spojini Na₂TAKO₄ naboj atoma žvepla (S) ni znan - vemo le, da ni nič, saj žveplo ni v elementarnem stanju. Ta spojina je dober primer za ponazoritev algebrske metode za določanje oksidacijskega stanja.
2 Poiščite oksidacijska stanja preostalih elementov v spojini. Z uporabo zgoraj opisanih pravil določite oksidacijska stanja preostalih atomov spojine. Ne pozabite na izjeme od pravil za O, H itd.
- Za Na₂TAKO₄, z uporabo naših pravil ugotovimo, da je naboj (in s tem oksidacijsko stanje) iona Na +1, za vsak izmed atomov kisika pa -2.
3 Število atomov pomnožite z oksidacijskim stanjem. Zdaj, ko poznamo oksidacijska stanja vseh atomov, razen enega, je treba upoštevati, da je lahko več atomov nekaterih elementov. Pomnožite število atomov vsakega elementa (v kemijski formuli spojine je označeno kot spodnji indeks, ki sledi simbolu elementa) z njegovim oksidacijskim stanjem.
- V Na₂TAKO₄ imamo 2 atoma Na in 4 atome O. Tako s pomnožitvijo 2 × +1 dobimo oksidacijsko stanje vseh atomov Na (2) in pomnožimo 4 × -2 -oksidacijsko stanje atomov O (-8).
4 Seštejte prejšnje rezultate. Če povzamemo rezultate množenja, dobimo oksidacijsko stanje spojine brez ob upoštevanju prispevka želenega atoma.
- V našem primeru za Na₂TAKO₄ seštejemo 2 in -8 in dobimo -6.
5 Poiščite neznano oksidacijsko stanje iz naboja spojine. Zdaj imate vse podatke za enostavno izračun želenega oksidacijskega stanja. Zapišite enačbo, na levi strani katere bo vsota števila, pridobljenega v prejšnjem koraku izračuna, in neznanega oksidacijskega stanja, na desni strani pa skupni naboj spojine. Z drugimi besedami, (Vsota znanih oksidacijskih stanj) + (želeno oksidacijsko stanje) = (naboj spojine).
- V našem primeru Na₂TAKO₄ rešitev izgleda takole:
  - (Vsota znanih oksidacijskih stanj) + (želeno oksidacijsko stanje) = (sestavljeno polnjenje)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. V Na₂TAKO₄ žveplo ima oksidacijsko stanje 6.

Nasveti

V spojinah mora biti vsota vseh oksidacijskih stanj enaka naboju. Na primer, če je spojina dvoatomni ion, mora biti vsota oksidacijskih stanj atomov enaka celotnemu ionskemu naboju.
Zelo koristno je, če lahko uporabljate periodni sistem in veste, kje se v njem nahajajo kovinski in nekovinski elementi.
Oksidacijsko stanje atomov v osnovni obliki je vedno nič. Oksidacijsko stanje posameznega iona je enako njegovemu naboju. Elementi skupine 1A periodnega sistema, kot so vodik, litij, natrij, v elementarni obliki imajo oksidacijsko stanje +1; Oksidacijsko stanje kovin skupine 2A, kot sta magnezij in kalcij, je +2 v elementarni obliki. Kisik in vodik imata lahko glede na vrsto kemijske vezi 2 različni oksidacijski stanji.