Jak zjistit oxidační číslo: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-15 08:11

V chemii se termíny oxidace a redukce týkají reakcí, při kterých atom (nebo skupina atomů) postupně ztrácí nebo získává elektrony. Oxidační číslo je číslo přiřazené atomu (nebo skupině atomů), které pomáhá chemikům sledovat, kolik elektronů je k dispozici pro přenos a zda je daná reakční složka při reakci oxidována nebo redukována. Proces přiřazování oxidačních čísel atomům se může pohybovat od velmi snadných po poměrně složité, na základě náboje v atomu a chemického složení molekul, které atom tvoří. Aby to bylo ještě složitější, některé atomy mají více než jedno oxidační číslo. Naštěstí se stanovení oxidačního čísla provádí pomocí pravidel, která jsou jasná a snadno se dodržují, přestože znalost základní chemie a algebry vysvětlí tato pravidla mnohem jednodušeji.

Krok

Metoda 1 ze 2: Stanovení oxidačního čísla na základě chemických předpisů

Krok 1. Zjistěte, zda jsou dotyčné látky prvky

Atomy volných prvků mají vždy oxidační číslo 0. To platí pro atomy, jejichž elementární forma se skládá z jednoho atomu, stejně jako pro atomy, jejichž elementární forma je dvouatomová nebo polyatomická.

• Například oba Al_(s) stejně jako Cl₂ mají oxidační číslo 0, protože jsou to formy prvků, které nejsou vázány na jiné prvky.
• Všimněte si, že elementární forma Síra, S₈nebo octasulfur, přestože je abnormální, má také oxidační číslo 0.

Krok 2. Zjistěte, zda jsou dotyčné látky ionty

Ionty mají stejné oxidační číslo jako jejich náboj. To platí pro ionty, které nejsou vázány na jiné prvky, stejně jako pro ionty, které jsou součástí iontových sloučenin.

• Například Cl. Ion^- má oxidační číslo -1.
• Ion Cl má stále oxidační číslo -1, když je Cl součástí sloučeniny NaCl. Protože ion Na má podle definice náboj +1, víme, že iont Cl má náboj -1, takže oxidační číslo zůstává -1.

Krok 3. Uvědomte si, že kovové ionty mohou mít více oxidačních stavů

Mnoho kovových prvků má více než jeden náboj. Například kovové železo (Fe) může být ion s nábojem +2 nebo +3. Náboj kovového iontu (a tím i jeho oxidační číslo) lze určit buď z hlediska nábojů ostatních atomů ve sloučenině, nebo, je -li napsán v textové podobě zápisem římské číslice (jako ve větě, iont železa (III) má náboj + 3.).

Podívejme se například na sloučeninu obsahující kovový iont hliníku. Sloučenina AlCl₃ má celkový náboj 0. Protože víme, že Cl. ion^- má náboj -1 a jsou zde 3 Cl. ionty^- ve sloučenině musí mít Al ion náboj +3, takže celkový náboj všech iontů je 0. Oxidační číslo Al je tedy +3.

Krok 4. Přiřaďte oxidační číslo -2 kyslíku (bez výjimky)

Téměř ve všech případech má atom kyslíku oxidační číslo -2. Z tohoto pravidla existují některé výjimky:

• Když je kyslík ve své základní formě (O₂), oxidační číslo je 0, protože to je pravidlo pro všechny atomy prvku.
• Je -li kyslík součástí peroxidu, je jeho oxidační číslo -1. Peroxidy jsou třídou sloučenin obsahujících jednoduché vazby kyslík-kyslík (nebo peroxidový aniont O₂^-2). Například v molekule H.₂Ó₂ (peroxid vodíku), kyslík má oxidační číslo (a náboj) -1. Také, když je kyslík součástí superoxidu, je jeho oxidační číslo -0,5.
• Když je kyslík vázán na fluor, jeho oxidační číslo je +2. Další informace naleznete v níže uvedených předpisech týkajících se fluoru. V (O₂F₂), jeho oxidační číslo je +1.

Krok 5. Přiřaďte oxidační číslo +1 vodíku (bez výjimky)

Stejně jako kyslík je oxidační číslo vodíku zvláštním případem. Obecně má vodík oxidační číslo +1 (s výjimkou, jak je uvedeno výše, v jeho elementární formě, H₂). V případě speciálních sloučenin nazývaných hydridy má však vodík oxidační číslo -1.

Například v H.₂Víme, že vodík má oxidační číslo +1, protože kyslík má náboj -2 a potřebujeme náboj 2 +1, aby byl náboj sloučeniny nulový. V hydridu sodíku, NaH, má vodík oxidační číslo -1, protože náboj na iontu má náboj +1 a aby součet nábojů na sloučenině byl nulový, vodíkový náboj (a tedy jeho oxidační číslo) musí být -1.

Krok 6. Fluor má vždy oxidační číslo -1

Jak bylo uvedeno výše, oxidační čísla určitých prvků se mohou lišit v důsledku několika faktorů (kovové ionty, atomy kyslíku v peroxidech atd.) Fluor má však oxidační číslo -1, které se nikdy nemění. Důvodem je, že fluor je nejvíce elektronegativní prvek - jinými slovy je to prvek, který se nejméně pravděpodobně vzdává svých elektronů a nejpravděpodobněji pohlcuje atomy jiných prvků. Poplatek se tedy nemění.

Krok 7. Oxidační číslo ve sloučenině se rovná náboji na sloučenině

Oxidační čísla všech atomů ve sloučenině se musí rovnat náboji na sloučenině. Pokud například sloučenina nemá žádný náboj, musí se oxidační číslo každého atomu sčítat až nula; pokud je sloučeninou polyatomický ion s nábojem -1, musí se oxidační číslo sečíst až -1 atd.

Je to dobrý způsob, jak zkontrolovat svou práci - pokud se oxidační čísla ve vaší sloučenině nesčítají s nábojem vaší sloučeniny, víte, že jste nastavili jedno nebo více nesprávných oxidačních čísel

Metoda 2 ze 2: Přiřazení čísel atomům bez pravidla oxidačního čísla

Krok 1. Najděte atomy bez pravidla oxidačního čísla

Některé atomy nemají žádná specifická pravidla týkající se oxidačních čísel. Pokud se váš atom ve výše uvedených pravidlech neobjevuje a nejste si jisti, jaký je jeho náboj (například pokud jsou atomy součástí větší sloučeniny a neukazují tedy své příslušné náboje), můžete najít atom oxidační číslo procesem eliminace. Nejprve určíte oxidační stav všech atomů ve sloučenině, poté teprve vyřešíte neznámé atomy na základě celkového náboje sloučeniny.

Například ve sloučenině Na₂TAK₄, náboj Síry (S) není znám - atom není v elementární formě, takže jeho oxidační číslo není 0, ale to je vše, co víme. Toto je dobrý příklad tohoto algebraického způsobu určování oxidačního čísla.

Krok 2. Najděte známá oxidační čísla ostatních prvků ve sloučenině

Pomocí pravidel pro přiřazování oxidačních čísel určete oxidační čísla ostatních atomů ve sloučenině. Dávejte si pozor na speciální případy jako O, H atd.

V Na₂TAK₄, víme, že podle našich pravidel má Na ion náboj (a tedy i jeho oxidační číslo) +1 a atom kyslíku má oxidační číslo -2.

Krok 3. Vynásobte počet atomů jejich oxidačním číslem

Nyní, když známe oxidační čísla všech našich atomů kromě neznámého, musíme vzít v úvahu skutečnost, že některé z těchto atomů se mohou objevit více než jednou. Vynásobte každý počet koeficientů každého atomu (napsaný malým písmenem za chemickým symbolem atomu ve sloučenině) jeho oxidačním číslem.

V Na₂TAK₄„Víme, že existují 2 atomy Na a 4 O. Násobíme 2 × +1, oxidační číslo Na, abychom dostali odpověď 2, a vynásobíme 4 × -2, oxidační číslo O, abychom získali odpověď -8.

Krok 4. Sečtěte výsledky

Pokud přidáte součin násobení, získáte oxidační číslo sloučeniny bez výpočtu neznámého oxidačního čísla vašeho atomu.

V příkladu Na₂TAK₄ my, přidáme 2 po -8, abychom dostali -6.

Krok 5. Vypočítejte neznámé oxidační číslo na základě náboje sloučeniny

Nyní máte vše, co potřebujete k nalezení neznámých oxidačních čísel pomocí jednoduché algebry. Vytvořte rovnici: vaše odpověď v předchozím kroku plus neznámé oxidační číslo se rovná celkovému náboji sloučeniny. Jinými slovy: (Množství známého oxidačního čísla) + (neznámé oxidační číslo, které se hledá) = (náboj sloučeniny).

• V příkladu Na₂TAK₄ nás, vyřešíme to takto:

  • (součet známého oxidačního čísla) + (neznámé oxidační číslo, které se hledá) = (náboj sloučeniny)
  • -6 + S = 0
  • S = 0 + 6

  • S = 6. S má oxidační číslo

    Krok 6. v Na₂TAK₄.

Tipy

• Atomy v elementární formě mají vždy oxidační číslo 0. Monatomický ion má oxidační číslo stejné jako jeho náboj. Kov 1A ve své elementární formě, jako je vodík, lithium a sodík, má oxidační číslo +1; 2A kovy v elementární formě, jako je hořčík a vápník, mají oxidační číslo +2. Vodík i kyslík mají dva různé oxidační stavy, které mohou záviset na vazbě.
• Ve sloučenině se součet všech oxidačních čísel musí rovnat 0. Má -li například ion 2 atomy, musí se součet oxidačních čísel rovnat náboji na iontu.
• Je velmi užitečné vědět, jak číst periodickou tabulku prvků a umístění kovů a nekovů.