Πώς να εκχωρήσετε αριθμούς οξείδωσης

Ο αριθμός οξείδωσης είναι ο θετικός ή αρνητικός αριθμός ενός ατόμου που δείχνει το ηλεκτρικό φορτίο που έχει το άτομο εάν η ένωση του αποτελείται από ιόντα. Με άλλα λόγια, ο αριθμός οξείδωσης δίνει το βαθμό οξείδωσης (απώλεια ηλεκτρονίων) ή αναγωγής (κέρδος ηλεκτρονίων) του ατόμου σε μια ένωση. Επειδή παρακολουθούν τον αριθμό των ηλεκτρονίων που χάνονται ή αποκτώνται, οι αριθμοί οξείδωσης είναι ένα είδος συντομογραφίας για την εξισορρόπηση του φορτίου σε χημικούς τύπους.

Αυτή είναι μια λίστα κανόνων για την εκχώρηση αριθμών οξείδωσης, με παραδείγματα που δείχνουν τους αριθμούς για στοιχεία, ενώσεις και ιόντα.

Κανόνες για την εκχώρηση αριθμών οξείδωσης

Διάφορα κείμενα περιέχουν διαφορετικούς αριθμούς κανόνων και ενδέχεται να αλλάξουν τη σειρά τους. Ακολουθεί μια λίστα κανόνων αριθμών οξείδωσης:

1. Γράψτε πρώτα το κατιόν σε έναν χημικό τύπο, ακολουθούμενο από το ανιόν. Το κατιόν είναι το πιο ηλεκτροθετικό άτομο ή ιόν, ενώ το ανιόν είναι το πιο ηλεκτραρνητικό άτομο ή ιόν. Ορισμένα άτομα μπορεί να είναι είτε το κατιόν είτε το ανιόν, ανάλογα με τα άλλα στοιχεία της ένωσης. Για παράδειγμα, στο HCl, το H είναι H, αλλά στο NaH, το H είναι H.
2. Γράψτε τον αριθμό οξείδωσης με το πρόσημο του φορτίου ακολουθούμενο από την τιμή του. Για παράδειγμα, γράψτε +1 και -3 αντί 1+ και 3-. Η τελευταία μορφή χρησιμοποιείται για να υποδείξει την κατάσταση οξείδωσης.
3. Ο αριθμός οξείδωσης ενός ελεύθερου στοιχείου ή ουδέτερου μορίου είναι 0. Για παράδειγμα, ο αριθμός οξείδωσης των C, Ne, O₃ , N₂ , και Cl₂ είναι 0.
4. Το άθροισμα όλων των αριθμών οξείδωσης των ατόμων σε μια ουδέτερη ένωση είναι 0. Για παράδειγμα, στο NaCl, ο αριθμός οξείδωσης του Na είναι +1, ενώ η οξείδωση του Cl είναι -1. Συνολικά, +1 + (-1) =0.
5. Ο αριθμός οξείδωσης ενός μονοατομικού ιόντος είναι το φορτίο του ιόντος. Για παράδειγμα, ο αριθμός οξείδωσης του Na είναι +1, ο αριθμός οξείδωσης του Cl είναι -1 και ο αριθμός οξείδωσης του Ν είναι -3.
6. Το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης ενός πολυατομικού ιόντος είναι το φορτίο του ιόντος. Για παράδειγμα, το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης για SO₄ είναι -2.
7. Ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου της ομάδας 1 (αλκαλιμέταλλο) σε μια ένωση είναι +1.
8. Ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου της ομάδας 2 (αλκαλική γη) σε μια ένωση είναι +2.
9. Ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου της ομάδας 7 (αλογόνο) σε μια ένωση είναι -1. Η εξαίρεση είναι όταν το αλογόνο συνδυάζεται με ένα στοιχείο με υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα (π.χ., ο αριθμός οξείδωσης του Cl είναι +1 σε HOCl).
10. Ο αριθμός οξείδωσης του υδρογόνου σε μια ένωση είναι συνήθως +1. Η εξαίρεση είναι όταν δεσμοί υδρογόνου με μέταλλα που σχηματίζουν το ανιόν υδριδίου (π.χ. LiH, CaH₂ ), δίνοντας στο υδρογόνο αριθμό οξείδωσης -1.
11. Ο αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου σε μια ένωση είναι συνήθως -2. Οι εξαιρέσεις περιλαμβάνουν OF₂ και BaO₂ .

Παραδείγματα εκχώρησης αριθμών οξείδωσης

Παράδειγμα 1:Βρείτε τον αριθμό οξείδωσης του σιδήρου σε Fe₂ O₃ .

Η ένωση δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, επομένως οι αριθμοί οξείδωσης του σιδήρου και του οξυγόνου εξισορροπούνται μεταξύ τους. Από τους κανόνες, γνωρίζετε ότι ο αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου είναι συνήθως -2. Βρείτε λοιπόν το φορτίο σιδήρου που εξισορροπεί το φορτίο οξυγόνου. Θυμηθείτε, το συνολικό φορτίο κάθε ατόμου είναι ο δείκτης του πολλαπλασιασμένος με τον αριθμό οξείδωσής του.

Το Ο είναι -2

Υπάρχουν 3 άτομα Ο στην ένωση οπότε το συνολικό φορτίο είναι 3 x -2 =-6

Η καθαρή χρέωση είναι μηδενική (ουδέτερη), άρα:

2 Fe + 3(-2) =0
2 Fe =6
Fe =3

Παράδειγμα 2:Βρείτε τον αριθμό οξείδωσης για το Cl σε NaClO3.

Συνήθως, ένα αλογόνο όπως το Cl έχει αριθμό οξείδωσης -1. Αλλά, αν υποθέσουμε ότι το Na (ένα αλκαλικό μέταλλο) έχει αριθμό οξείδωσης +1 και το O έχει αριθμό οξείδωσης -2, τα φορτία δεν εξισορροπούνται για να δώσουν μια ουδέτερη ένωση. Αποδεικνύεται ότι όλα τα αλογόνα, εκτός από το φθόριο, έχουν περισσότερους από έναν αριθμούς οξείδωσης.

Na =+1
Ο =-2
1 + Cl + 3(-2) =0
1 + Cl -6 =0
Cl-5 =0
Cl =-5

Αναφορές

• IUPAC (1997) “Oxidation Number”. Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”) (2η έκδ.). Επιστημονικές Εκδόσεις Blackwell. doi:10.1351/goldbook
• Karen, P.; McArdle, Ρ.; Takats, J. (2016). «Συνολικός ορισμός της κατάστασης οξείδωσης (IUPAC Recommendations 2016)». Pure Appl. Chem . 88 (8):831–839. doi:10.1515/pac-2015-1204
• Whitten, K. W.; Galley, Κ. D.; Davis, R. Ε. (1992). Γενική Χημεία (4η έκδ.). Saunders.