OXIDAČNÉ ČÍSLO: KONCEPT, AKO HO ZÍSKAŤ A PRÍKLADY - CHÉMIA

Oxidačné číslo , nazývaný tiež oxidačný stav, je ten, ktorý popisuje zisk alebo stratu elektrónov v atóme, za predpokladu, že zlúčenina, ktorá je súčasťou má čisto iónový charakter. Preto, keď hovoríme o oxidačnom čísle, predpokladá sa, že všetky atómy sa nachádzajú ako ióny, ktoré interagujú elektrostaticky.

Aj keď je skutočný obraz zložitejší ako obsah iónov všade, oxidačné číslo je skutočne užitočné pri interpretácii oxidačno-redukčných (redoxných) reakcií. Zmena týchto čísel ukazuje, ktoré druhy boli oxidované alebo stratené elektróny alebo či boli elektróny redukované alebo získané.

Oxidová vrstva, ktorá pokrýva železné ozdoby a sochy, je tvorená časťou O2-aniónov, kde kyslík má oxidačné číslo -2. Zdroj: Dracénois

Iónový náboj monatomického iónu zodpovedá jeho oxidačnému číslu. Napríklad oxidový anión ^02- , jeden z najhojnejších, aké sa vyskytujú v nespočetných mineráloch, má oxidačné číslo -2. Toto sa interpretuje takto: má dva ďalšie elektróny v porovnaní s atómom kyslíka v základnom stave O.

Oxidačné čísla sa dajú ľahko vypočítať z molekulového vzorca a sú často užitočnejšie a relevantnejšie, pokiaľ ide o iónové balené anorganické zlúčeniny. Medzitým v organickej chémii nemá rovnaký význam, pretože takmer všetky jeho väzby sú v podstate kovalentné.

Ako získať oxidačné číslo?

elektroneutrality

Súčet iónových nábojov v zlúčenine sa musí rovnať nule, aby bola neutrálna. Iba ióny môžu mať kladné alebo záporné náboje.

Preto je potrebné predpokladať, že súčet oxidačných čísiel sa musí rovnať nule. Majúc na pamäti toto a vykonávame niektoré aritmetické výpočty, môžeme extrahovať alebo určiť oxidačné číslo atómu v akejkoľvek zlúčenine.

Valencijského

Valencie nie sú spoľahlivé pri určovaní oxidačného čísla atómu, aj keď existuje niekoľko výnimiek. Napríklad všetky prvky skupiny 1, alkalické kovy, majú valenciu 1, a preto nemenné oxidačné číslo +1. To isté sa týka kovov alkalických zemín, kovov skupiny 2, s oxidačným číslom +2.

Všimnite si, že kladným oxidačným číslam vždy predchádza symbol „+“: +1, +2, +3 atď. A rovnako zápory: -1, -2, -3 atď.

Všeobecné pravidlá

Pri určovaní oxidačného čísla sa musia brať do úvahy niektoré všeobecné pravidlá:

- Oxidačné číslo pre kyslík a síru je -2: O ^2- a S ^2-

- Čisté prvky majú oxidačné číslo 0: Fe ⁰ , P ₄⁰ , S ₈⁰

- Atóm vodíka má v závislosti od toho, na koho je naviazaný, oxidačné číslo +1 (H ⁺ ) alebo -1 (H ^- )

- halogény, pokiaľ nie sú viazané kyslíkom alebo fluórom, majú oxidačné číslo -1: F ^- , Cl ^- , Br ^- a I ^-

- Ak ide o polyatomický ión, ako je OH ^- , suma oxidačných čísiel by sa nemala rovnať nule, ale s nábojom iónu, ktorý by bol -1 pre OH ^- (O ² H ⁺ ) ^-

-Kovy v bežných podmienkach majú kladné oxidačné čísla

Aritmetické operácie

Predpokladajme, že máme zlúčeninu PbCO ₃ . Ak identifikujeme uhličitanový anión, CO ₃^2- , výpočet všetkých oxidačných čísiel bude jednoduchý. Začneme rovnakým uhličitanom s vedomím, že oxidačné číslo kyslíka je -2:

(C ^x O ₃² ) ^2-

Súčet oxidačných čísiel sa musí rovnať -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Preto je oxidačné číslo uhlíka +4:

(C ^{4 +} O ₃² ) ^2-

PbCO ₃ by teraz vyzeral takto:

Pb ^z C ^{4 +} O ₃^2-

Opäť pridáme oxidačné čísla tak, že sa rovnajú nule:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

Preto má olovo oxidačné číslo +2, takže sa predpokladá, že existuje ako katión Pb ²⁺ . V skutočnosti to ani nebolo potrebné urobiť tento výpočet, pretože s vedomím, že uhličitan má náboj -2, olovo, jeho protiión musí mať nevyhnutne náboj +2, aby mohlo dôjsť k elektroneutralite.

Príklady

Niektoré príklady oxidačných čísiel pre rôzne prvky v rôznych zlúčeninách budú uvedené nižšie.

kyslík

Všetky kovové oxidy sú kyslík ako O ² : CaO, FeO, Cr ₂ O ₃ , BEO, Al ₂ O ₃ , PbO ₂ , atď Avšak, v peroxidového aniónu, O ₂^2- , každý atóm kyslíka má oxidačné číslo -1. Rovnako tak v superoxidových aniónov, O ₂^- , každý atóm kyslíka, má číslo oxidácie -1/2.

Na druhej strane, keď sa kyslík viaže na fluór, získava pozitívne oxidačné čísla. Napríklad v difluoride kyslíku (OF ₂₎ má kyslík kladné oxidačné číslo. Aké? S vedomím, že fluór je -1, máme:

O ^x F ₂^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Teda, kyslík má oxidačné číslo 2 (O ²⁺ ) v O ₂ (O ²⁺ F ₂^- ).

dusík

Hlavné oxidačné množstvo dusíka sú -3 (N- ^3- H ₃¹ ), 3 (N ³⁺ F ₃^- ) a 5 (N ₂⁵⁺ O ₅² ).

chlór

Jedno z hlavných oxidačných čísiel pre chlór je -1. Ale všetko sa mení, keď sa kombinuje s kyslíkom, dusíkom alebo fluórom, viac elektronegatívnych prvkov. Keď sa to stane, získa kladné čísla oxidácie, ako je napríklad: +1 (N ^-3- Cl ₃⁺ , Cl ⁺ F ^- , Cl ₂⁺ O ^2- ), +2, +3 (CIO ₂^- ), +4, 5 (ClO ₂⁺ ), 6 a 7 (Cl ₂⁷⁺ O ₇^2- ).

draslík

Draslík vo všetkých jeho zlúčeninách má oxidačné číslo +1 (K ⁺ ); Pokiaľ to nie je veľmi špeciálna podmienka, môže získať oxidačné číslo -1 (K ^- ).

síra

Prípad síry je podobný ako u chlóru: má oxidačné číslo -2, pokiaľ sa nekombinuje s kyslíkom, fluórom, dusíkom alebo rovnakým chlórom. Napríklad, vaše ďalšie oxidačné čísla, sú: 1, 1 (S ₂¹ Cl ₂^- ), 2 (S ²⁺ Cl ₂^- ), 3 (S ₂ O ₄² ), 4 ( S ⁴⁺ O ₂² ), 5 a 6 (S ⁶⁺ O ₃² ).

uhlík

Hlavné oxidačné stavy uhlíka sú -4 (C ^4- H ₄⁺ ) a 4 (C ^{4 +} O ₂² ). Tu začíname vidieť zlyhanie tohto konceptu. Ani v metánu, CH ₄ , ani na oxid uhličitý, CO ₂ , máme uhlík ako C ⁴ alebo C ⁴⁺ ióny , respektíve, ale vytvárať kovalentné väzby.

Ďalšie čísla oxidácie uhlíka, napríklad -3, -2, -1 a 0, sa nachádzajú v molekulových vzorcoch niektorých organických zlúčenín. Opäť však nie je veľmi platné predpokladať iónové náboje na atóme uhlíka.

Zápas

A konečne, hlavné oxidačné množstvo fosforu sú -3 (Ca ₃²⁺ P ₂³ ), 3 (H ₃⁺ P ³⁺ O ₃² ), a 5 (P ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

Referencie

Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
Clark J. (2018). Oxidačné stavy (oxidačné čísla). Získané z: chemguide.co.uk
Wikipedia. (2020). Oxidačný stav. Obnovené z: en.wikipedia.org
Kristy M. Bailey. (SF). Priradenie oxidačných čísiel. Získané z: occc.edu

OXIDAČNÉ ČÍSLO: KONCEPT, AKO HO ZÍSKAŤ A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026