- Jak získat oxidační číslo?
- Elektroneutralita
- Valencie
- Hlavní pravidla
- Aritmetické operace
- Příklady
- Kyslík
- Dusík
- Chlór
- Draslík
- Síra
- Uhlík
- Zápas
- Reference
Oxidační číslo, nazývaný také oxidační stav, je ten, který popisuje zisk nebo ztrátu elektronů v atomu, za předpokladu, že sloučenina, která je součástí má čistě iontový charakter. Proto, když mluvíme o oxidačním čísle, předpokládá se, že všechny atomy jsou nalezeny jako ionty interagující elektrostaticky.
Ačkoli skutečný obraz je složitější než mít ionty všude, oxidační číslo je skutečně užitečné pro interpretaci oxidačně redukčních (redoxních) reakcí. Změna těchto čísel ukazuje, které druhy byly oxidovány nebo ztraceny elektrony, nebo zda byly elektrony redukovány nebo získány.
Oxidová vrstva, která pokrývá železné ozdoby a sochy, je tvořena částí O2-aniontů, kde kyslík má oxidační číslo -2. Zdroj: Dracénois
Iontový náboj monatomického iontu odpovídá jeho oxidačnímu číslu. Například oxidový anion, O 2-, jeden z nejhojnějších, který se nachází v nesčetných minerálech, má oxidační číslo -2. Toto je interpretováno následovně: má dva další elektrony ve srovnání s atomem kyslíku v základním stavu O.
Oxidační čísla se snadno vypočítají z molekulárního vzorce a jsou často užitečnější a relevantnější, pokud jde o iontově nabité anorganické sloučeniny. Mezitím v organické chemii nemá stejný význam, protože téměř všechny její vazby jsou v podstatě kovalentní.
Jak získat oxidační číslo?
Elektroneutralita
Součet iontových nábojů ve směsi se musí rovnat nule, aby byla neutrální. Pouze ionty mohou mít kladné nebo záporné náboje.
Proto je třeba předpokládat, že součet oxidačních čísel se musí rovnat nule. S ohledem na tuto skutečnost a provedením některých aritmetických výpočtů můžeme extrahovat nebo určit oxidační číslo atomu v jakékoli sloučenině.
Valencie
Valence nejsou spolehlivé při určování oxidačního čísla atomu, ačkoli existuje několik výjimek. Například všechny prvky skupiny 1, alkalické kovy, mají valenci 1, a proto neměnné oxidační číslo +1. Totéž se děje s kovy alkalických zemin, kovy ze skupiny 2, s oxidačním číslem +2.
Všimněte si, že kladným oxidačním číslům vždy předchází symbol „+“: +1, +2, +3 atd. A stejně tak negativy: -1, -2, -3 atd.
Hlavní pravidla
Při určování oxidačního čísla je třeba vzít v úvahu některá obecná pravidla:
- Oxidační číslo pro kyslík a síru je -2: O 2- a S 2-
- Čisté prvky mají oxidační číslo 0: Fe 0, P 4 0, S 8 0
- atom vodíku má podle toho, na koho je vázán, oxidační číslo +1 (H +) nebo -1 (H -)
-Halogeny, pokud nejsou vázány kyslíkem nebo fluorem, mají oxidační číslo -1: F -, Cl -, Br - a I -
- Pro polyatomový ion, jako je OH - by součet oxidačních čísel neměl být roven nule, ale k náboji iontu, který by byl -1 pro OH - (O 2 H +) -
-Kovy v běžných podmínkách mají kladná oxidační čísla
Aritmetické operace
Předpokládejme, že máme sloučeninu PbCO 3. Pokud identifikujeme uhličitanový aniont, CO 3 2-, bude výpočet všech oxidačních čísel jednoduchý. Začneme stejným uhličitanem, protože víme, že oxidační číslo kyslíku je -2:
(C x O 3 2-) 2-
Součet oxidačních čísel musí být roven -2:
x + 3 (-2) = -2
x -6 = -2
x = +4
Proto je oxidační číslo uhlíku +4:
(C 4+ O 3 2-) 2-
PbCO 3 by nyní vypadal takto:
Pb z C 4+ O 3 2-
Opět přidáme oxidační čísla tak, aby se rovnala nule:
z + 4 - 6 = 0
z = +2
Olovo má proto oxidační číslo +2, takže se předpokládá, že existuje jako kation Pb 2+. Ve skutečnosti nebylo dokonce nutné provést tento výpočet, protože s vědomím, že uhličitan má náboj -2, olovo, musí mít jeho protiiion nutně náboj +2, aby mohlo dojít k elektroneutralitě.
Příklady
Níže jsou uvedeny některé příklady oxidačních čísel pro různé prvky v různých sloučeninách.
Kyslík
Všechny kovové oxidy jsou kyslík jako O 2: CaO, FeO, Cr 2 O 3, BeO, Al 2 O 3, PbO 2, atd Nicméně, v peroxidového aniontu, O 2 2-, každý atom kyslíku má oxidační číslo -1. Podobně v superoxidovém aniontu, O 2 - má každý atom kyslíku oxidační číslo -1/2.
Na druhé straně, když se kyslík váže na fluor, získává pozitivní oxidační čísla. Například v kyslíku difluoridu, OF 2, má kyslík kladné oxidační číslo. Který? S vědomím, že fluor je -1, máme:
O x F 2 -1
x + 2 (-1) = 0
x -2 = 0
x = +2
Kyslík má tedy oxidační číslo +2 (O 2+) v OF 2 (O 2+ F 2 -).
Dusík
Hlavní oxidační množství dusíku jsou -3 (N- 3- H 3 1), 3 (N 3+ F 3 -) a 5 (N 2 5+ O 5 2).
Chlór
Jedno z hlavních oxidačních čísel pro chlor je -1. Ale všechno se mění, když se kombinuje s kyslíkem, dusíkem nebo fluorem, více elektronegativními prvky. Když se to stane, získá kladná čísla oxidace, jako je například: +1 (N -3- Cl 3 +, Cl + F -, Cl 2 + O 2-), +2, +3 (CIO 2 -), +4, 5 (ClO 2 +), 6 a 7 (Cl 2 7+ O 7 2-).
Draslík
Draslík ve všech jeho sloučeninách má oxidační číslo +1 (K +); Pokud to není velmi zvláštní podmínka, kde může získat oxidační číslo -1 (K -).
Síra
Případ síry je podobný jako u chloru: má oxidační číslo -2, pokud se nekombinuje s kyslíkem, fluorem, dusíkem nebo stejným chlorem. Například, vaše další oxidační čísla, jsou: 1, 1 (S 2 1 Cl 2 -), 2 (S 2+ Cl 2 -), 3 (S 2 O 4 2), 4 (S 4+ O 2 2), 5 a 6 (S 6+ O 3 2).
Uhlík
Hlavní oxidační stavy uhlíku jsou -4 (C 4- H 4 +) a 4 (C 4 + O 2 2). Zde začínáme vidět selhání tohoto konceptu. Ani v methanu, CH 4, a ani na oxid uhličitý, CO 2, máme uhlík jako C 4 nebo C 4+ ionty, respektive, ale vytvářet kovalentní vazby.
Jiná oxidační čísla pro uhlík, jako jsou -3, -2, -1 a 0, jsou uvedena v molekulárních vzorcích některých organických sloučenin. Avšak opět není správné předpokládat iontové náboje na atomu uhlíku.
Zápas
A konečně, hlavní oxidační čísla fosforu jsou -3 (Ca 3 2+ P 2 3), +3 (H 3 + P 3+ O 3 2) a + 5 (P 2 5+ O 5 2-).
Reference
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Clark J. (2018). Oxidační stavy (oxidační čísla). Obnoveno z: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2020). Oxidační stav. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Dr. Kristy M. Bailey. (sf). Přiřazení oxidačních čísel. Obnoveno z: occc.edu