Hvordan bestemme oksidasjonstilstanden

Video: How To Calculate Oxidation Numbers - Basic Introduction

Innhold

Trinn
Del 1 av 2: Bestemmelse av oksidasjonstilstanden i henhold til kjemiens lover
Del 2 av 2: Bestemmelse av oksidasjonstilstanden uten å bruke kjemiens lover
Tips
Hva trenger du

I kjemi betyr begrepene "oksidasjon" og "reduksjon" reaksjoner der et atom eller en gruppe atomer mister eller får elektroner. Oksidasjonstilstanden er en numerisk verdi som er tilordnet ett eller flere atomer som karakteriserer antall omfordelte elektroner og viser hvordan disse elektronene fordeles mellom atomer under en reaksjon. Bestemmelse av denne verdien kan være både enkel og ganske kompleks prosedyre, avhengig av atomene og molekylene som består av dem. Videre kan atomene til noen elementer ha flere oksidasjonstilstander. Heldigvis er det enkle entydige regler for å bestemme oksidasjonstilstanden, for sikker bruk som det er nok å kjenne til grunnleggende om kjemi og algebra.

Trinn

Del 1 av 2: Bestemmelse av oksidasjonstilstanden i henhold til kjemiens lover

1 Bestem om det aktuelle stoffet er elementært. Oksidasjonstilstanden til atomer utenfor en kjemisk forbindelse er null. Denne regelen gjelder både for stoffer dannet fra separate frie atomer, og for de som består av to eller polyatomiske molekyler av ett element.
- For eksempel Al_(s) og Cl₂ har en oksidasjonstilstand på 0, siden begge er i en kjemisk ubunden elementær tilstand.
- Vær oppmerksom på at den allotropiske formen av svovel S₈, eller octacera, til tross for sin atypiske struktur, er også preget av en null oksidasjonstilstand.
2 Bestem om det aktuelle stoffet er sammensatt av ioner. Oksidasjonstilstanden til ioner er lik ladningen. Dette gjelder både for frie ioner og for de som er en del av kjemiske forbindelser.
- For eksempel er oksidasjonstilstanden til Cl -ionet -1.
- Oksidasjonstilstanden til Cl -ionet i den kjemiske forbindelsen NaCl er også -1. Siden Na -ionet per definisjon har en ladning på +1, konkluderer vi med at ladningen til Cl -ionet er -1, og dermed er dets oksidasjonstilstand -1.
3 Vær oppmerksom på at metallioner kan ha flere oksidasjonstilstander. Atomene til mange metalliske elementer kan ionisere til forskjellige mengder. For eksempel er ionladningen til et metall som jern (Fe) +2 eller +3. Ladningen av metallioner (og deres oksidasjonstilstand) kan bestemmes av ladningene til ioner av andre elementer som dette metallet er en del av en kjemisk forbindelse med; i teksten er denne ladningen betegnet med romertall: for eksempel har jern (III) en oksidasjonstilstand på +3.
- Som et eksempel kan du vurdere en forbindelse som inneholder et aluminiumion. Total ladning av AlCl -forbindelse₃ er null.Siden vi vet at Cl -ioner har en ladning på -1, og forbindelsen inneholder 3 slike ioner, for den generelle nøytraliteten til det aktuelle stoffet, må Al -ionet ha en ladning på +3. Således er oksidasjonstilstanden for aluminium i dette tilfellet +3.
4 Oksidasjonstilstanden til oksygen er -2 (med noen unntak). I nesten alle tilfeller har oksygenatomer en oksidasjonstilstand på -2. Det er flere unntak fra denne regelen:
- Hvis oksygen er i elementær tilstand (O₂), er dens oksidasjonstilstand 0, som for andre elementære stoffer.
- Hvis oksygen er en del av peroksidoksidasjonstilstanden er -1. Peroksider er en gruppe forbindelser som inneholder en enkel oksygen-oksygenbinding (dvs. peroksydanionen O₂). For eksempel i sammensetningen av H₂O₂ (hydrogenperoksid) oksygen har en ladning og oksidasjonstilstand på -1.
- Når det kombineres med fluor, har oksygen en oksidasjonstilstand på +2, les regelen for fluor nedenfor.
5 Hydrogen har en oksidasjonstilstand på +1, med noen få unntak. Som med oksygen er det også unntak. Som regel er oksidasjonstilstanden til hydrogen +1 (hvis den ikke er i elementær tilstand H₂). I forbindelser som kalles hydrider, er oksidasjonstilstanden til hydrogen -1.
- For eksempel i H₂O Oksidasjonstilstanden til hydrogen er +1 fordi oksygenatomet har en ladning på -2, og to +1 ladninger kreves for total nøytralitet. Likevel, i sammensetningen av natriumhydrid, er oksidasjonstilstanden for hydrogen allerede -1, siden Na -ionet bærer en ladning på +1, og for den generelle elektroneutraliteten bør ladningen til hydrogenatomet (og dermed dets oksidasjonstilstand) være -1.
6 Fluor alltid har en oksidasjonstilstand på -1. Som allerede nevnt, kan oksidasjonstilstanden til noen elementer (metallioner, oksygenatomer i peroksider og så videre) variere avhengig av en rekke faktorer. Oksydasjonstilstanden til fluor er imidlertid alltid -1. Dette skyldes det faktum at dette elementet har størst elektronegativitet - med andre ord er fluoratomer de minst villige til å dele med sine egne elektroner og mest aktivt tiltrekke seg fremmede elektroner. Dermed forblir siktelsen deres uendret.
7 Summen av oksidasjonstilstandene i en forbindelse er lik ladningen. Oksidasjonstilstandene til alle atomene som utgjør en kjemisk forbindelse, bør legge opp til ladningen av denne forbindelsen. For eksempel, hvis en forbindelse er nøytral, bør summen av oksidasjonstilstandene til alle dens atomer være null; hvis forbindelsen er et polyatomisk ion med en ladning på -1, er summen av oksidasjonstilstandene -1, og så videre.
- Dette er en god testmetode - hvis summen av oksidasjonstilstandene ikke tilsvarer den totale ladningen av forbindelsen, tar du feil et sted.

Del 2 av 2: Bestemmelse av oksidasjonstilstanden uten å bruke kjemiens lover

1 Finn atomer som ikke har strenge regler for oksidasjonstilstanden. For noen elementer er det ingen faste regler for å finne oksidasjonstilstanden. Hvis et atom ikke passer til noen av reglene som er oppført ovenfor, og du ikke kjenner ladningen (for eksempel er atomet en del av et kompleks, og ladningen er ikke spesifisert), kan du bestemme oksidasjonstilstanden til et slikt atom ved ekskludering. Bestem først ladningen for alle andre atomer i forbindelsen, og beregne deretter oksidasjonstilstanden til dette atomet fra den kjente totale ladningen av forbindelsen.
- For eksempel i forbindelsen Na₂SÅ₄ ladningen av svovelatomet (S) er ukjent - vi vet bare at det ikke er null, siden svovel ikke er i en elementær tilstand. Denne forbindelsen fungerer som et godt eksempel for å illustrere den algebraiske metoden for å bestemme oksidasjonstilstanden.
2 Finn oksidasjonstilstandene til de gjenværende elementene i forbindelsen. Ved å bruke reglene beskrevet ovenfor, bestem oksidasjonstilstandene til de resterende atomene i forbindelsen. Ikke glem unntakene fra regelen for O, H, og så videre.
- For Na₂SÅ₄, ved å bruke reglene våre, finner vi at ladningen (og dermed oksidasjonstilstanden) til Na -ionet er +1, og for hvert av oksygenatomene er det -2.
3 Multipliser antall atomer med deres oksidasjonstilstand. Nå som vi kjenner oksidasjonstilstandene til alle atomer unntatt ett, er det nødvendig å ta hensyn til at det kan være flere atomer av noen grunnstoffer. Multipliser antall atomer for hvert element (det er angitt i forbindelsens kjemiske formel som et abonnement etter elementets symbol) med dets oksidasjonstilstand.
- I Na₂SÅ₄ vi har 2 Na -atomer og 4 atomer. Således, ved å multiplisere 2 × +1, får vi oksidasjonstilstanden for alle Na -atomer (2), og multipliserer 4 × -2 -oksydasjonstilstanden til O (-8) atomene.
4 Legg sammen de tidligere resultatene. Når vi oppsummerer resultatene av multiplikasjon, får vi oksidasjonstilstanden til forbindelsen uten tar hensyn til bidraget til ønsket atom.
- I vårt eksempel, for Na₂SÅ₄ vi legger til 2 og -8 og får -6.
5 Finn den ukjente oksidasjonstilstanden fra ladningen av forbindelsen. Du har nå alle dataene for å enkelt beregne ønsket oksidasjonstilstand. Skriv ned en ligning, på venstre side som vil være summen av tallet oppnådd i forrige beregningstrinn og den ukjente oksidasjonstilstanden, og på høyre side av den totale ladningen av forbindelsen. Med andre ord, (Summen av kjente oksidasjonstilstander) + (ønsket oksidasjonstilstand) = (ladning av en forbindelse).
- I vårt tilfelle, Na₂SÅ₄ løsningen ser slik ut:
  - (Summen av kjente oksidasjonstilstander) + (ønsket oksidasjonstilstand) = (sammensatt ladning)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6.V Na₂SÅ₄ svovel har en oksidasjonstilstand 6.

Tips

I forbindelser må summen av alle oksidasjonstilstander være lik ladningen. For eksempel, hvis forbindelsen er et diatomisk ion, må summen av oksydasjonstilstandene til atomene være lik den totale ioniske ladningen.
Det er veldig nyttig å kunne bruke det periodiske systemet og å vite hvor de metalliske og ikke-metalliske elementene er plassert i det.
Oksidasjonstilstanden til atomer i elementær form er alltid null. Oksydasjonstilstanden til et enkelt ion er lik ladningen. Elementer fra gruppe 1A i det periodiske system, slik som hydrogen, litium, natrium, i elementær form har en oksidasjonstilstand på +1; Oksidasjonstilstanden for metaller i gruppe 2A, som magnesium og kalsium, er +2 i elementær form. Oksygen og hydrogen, avhengig av typen kjemisk binding, kan ha 2 forskjellige oksidasjonstilstander.