Πώς καθορίζεται και χρησιμοποιείται ο αριθμός οξείδωσης;

Προσδιορισμός αριθμών οξείδωσης

Οι αριθμοί οξείδωσης, που ονομάζονται επίσης καταστάσεις οξείδωσης, είναι ένα εργαλείο τήρησης λογιστικών που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της μεταφοράς ηλεκτρονίων σε χημικές αντιδράσεις. Αντιπροσωπεύουν την υποθετική φόρτιση που θα είχε ένα άτομο εάν όλοι οι δεσμοί ήταν εντελώς ιοντικοί. Δείτε πώς μπορείτε να προσδιορίσετε τους αριθμούς οξείδωσης:

1. Κανόνες:

* Δωρεάν στοιχεία: Ο αριθμός οξείδωσης είναι 0 (π.χ., Na, O2, CL2).

* μονοτομικά ιόντα: Ο αριθμός οξείδωσης είναι ίσος με το φορτίο του ιόντος (π.χ. Na + =+1, cl -=-1).

* οξυγόνο: Συνήθως -2, εκτός από τα υπεροξείδια (-1) και με φθορίνη (+2).

* υδρογόνο: Συνήθως +1, εκτός από τα μεταλλικά υδρίδια (-1).

* Φθορίνη: Πάντα -1.

* άθροισμα αριθμών οξείδωσης: Σε ένα ουδέτερο μόριο, το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης είναι 0 σε ένα πολυατομικό ιόν, το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης ισούται με το φορτίο του ιόντος.

2. Εφαρμογή των κανόνων:

* Αναθέστε γνωστούς αριθμούς οξείδωσης: Χρησιμοποιήστε τους παραπάνω κανόνες για να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς οξείδωσης σε στοιχεία με προβλέψιμες τιμές.

* Εργαστείτε από το γνωστό: Για στοιχεία με άγνωστους αριθμούς οξείδωσης, συμπεραίνετε τις τιμές τους χρησιμοποιώντας το άθροισμα του κανόνα των αριθμών οξείδωσης και την εφαρμογή των κανόνων.

Παράδειγμα: Προσδιορίστε τους αριθμούς οξείδωσης θείου και οξυγόνου στο SO2.

* οξυγόνο: Έχει αριθμό οξείδωσης -2 (από τον κανόνα 4).

* θείο: Δεδομένου ότι το SO2 είναι ουδέτερο, το άθροισμα των αριθμών οξείδωσης είναι 0. Επομένως, ο αριθμός οξείδωσης του θείου είναι +4 (2 x -2 + 4 =0).

3. Χρήση ηλεκτροαρνητικότητας:

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι κανόνες μπορεί να μην είναι σαφείς, ειδικά για ομοιοπολικά ομόλογα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η ηλεκτροαρνητικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί το πιο πιθανό στοιχείο για να έχει αρνητικό αριθμό οξείδωσης. Το περισσότερο ηλεκτροαρνητικό άτομο αποδίδεται πιο αρνητικός αριθμός οξείδωσης.

Χρήσεις αριθμών οξείδωσης

Οι αριθμοί οξείδωσης είναι απαραίτητοι για την κατανόηση και την πρόβλεψη των χημικών αντιδράσεων. Μας βοηθούν:

* Προσδιορίστε τις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: Μια αντίδραση είναι μια αντίδραση οξειδοαναγωγής εάν υπάρχει αλλαγή στον αριθμό οξείδωσης για τουλάχιστον ένα στοιχείο.

* Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ισορροπίας: Οι αριθμοί οξείδωσης μας βοηθούν να παρακολουθούμε τη μεταφορά ηλεκτρονίων, επιτρέποντάς μας να εξισορροπήσουμε σωστά τις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

* Προβλέψτε τον σχηματισμό προϊόντων: Η γνώση των αριθμών οξείδωσης των αντιδραστηρίων μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη των προϊόντων μιας αντίδρασης.

* Περιγράψτε την αντιδραστικότητα των στοιχείων: Ο αριθμός οξείδωσης μπορεί να υποδεικνύει την τάση ενός στοιχείου να κερδίζει ή να χάσει ηλεκτρόνια.

* ταξινόμηση χημικών ενώσεων: Ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου μπορεί να βοηθήσει στην ταξινόμηση του τύπου της ένωσης που σχηματίζει.

Παραδείγματα:

* καύση: Η καύση του μεθανίου (CH4) περιλαμβάνει την οξείδωση του άνθρακα από -4 σε +4, καθώς αντιδρά με οξυγόνο.

* διάβρωση: Η διάβρωση του σιδήρου περιλαμβάνει την οξείδωση του σιδήρου από 0 έως +3, σχηματίζοντας οξείδιο του σιδήρου (σκουριά).

* Ηλεκτροχημεία: Οι αριθμοί οξείδωσης χρησιμοποιούνται για την κατανόηση της κίνησης των ηλεκτρονίων σε ηλεκτροχημικά κύτταρα.

Συνολικά, οι αριθμοί οξείδωσης είναι ένα ζωτικό εργαλείο για την κατανόηση και την πρόβλεψη των χημικών αντιδράσεων, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για τη μεταφορά ηλεκτρονίων και τη χημική σύνδεση.