Beräkna oxidationsnumret för ett ämne

Innehåll

Att gå
Del 1 av 2: Tilldela oxidationsnummer baserat på kemiska regler
Del 2 av 2: Tilldela nummer till atomer utan reglerna för oxidationsnummer
Tips
Förnödenheter

I kemi betyder termerna "oxidation" och "reduktion" de reaktioner där en atom (eller grupp av atomer) förlorar respektive får elektroner. Oxidationsnummer är nummer som tilldelats atomer (eller grupper av atomer) för att hjälpa kemister att kontrollera hur många elektroner som är tillgängliga för att förskjutas och om givna reaktanter oxiderar eller minskar under en reaktion. Processen att tilldela oxidationsantal till atomer kan sträcka sig från mycket enkel till mer komplex, beroende på laddningen av atomerna och den kemiska sammansättningen av de molekyler som de är en del av. För att göra saker mer komplicerade kan vissa atomer ha flera oxidationsnummer. Lyckligtvis styrs tilldelningen av oxidationsnummer av tydligt definierade regler som är lätta att följa, men en grundläggande förståelse för kemi och algebra gör det lättare att använda dessa regler.

Att gå

Del 1 av 2: Tilldela oxidationsnummer baserat på kemiska regler

Bestäm om ämnet i fråga är elementärt. Fria, obundna atomer har alltid ett oxidationsnummer på 0. Detta gäller både atomer som består av en enda atom och atomer vars elementform är diatomisk eller polyatomisk.
- Till exempel Al_(s) och Cl₂ båda har oxidationsantalet 0 eftersom de inte är sammansatta atomer.
- Observera att svavel i sin elementform, S.₈ (octasulfur), även om det är oregelbundet, har också ett oxidationsnummer på 0.
Bestäm om ämnet i fråga är en jon. Joner har oxidationsantal som är lika med deras laddning. Detta gäller såväl obundna joner som joner som ingår i en sammansatt jon.
- Till exempel har jonen Cl ett oxidationsnummer -1.
- Cl-jonen har fortfarande ett oxidationsnummer -1 när det är en del av föreningen NaCl. Eftersom Na-ionen per definition har en laddning på +1 vet vi att Cl-ionen har en laddning på -1, så att oxidationsnumret fortfarande är -1.
När det gäller metalljoner är det bra att komma ihåg att flera oxidationsnummer är möjliga. Många metaller kan ha mer än en landning. Till exempel kan metalljärnet (Fe) vara en jon med laddning +2 eller +3. laddningen av metalljoner (och därmed deras oxidationsnummer) kan bestämmas i förhållande till laddningen för de andra atomerna i vars sammansättning de ingår, eller, när de skrivs som text, genom notationen i romerska siffror (såsom i meningen: "Järn (III) jonen har en laddning på +3.").
- Låt oss till exempel titta närmare på en förening som innehåller en aluminiumjon. Föreningen AlCl₃ har en laddning på 0. Eftersom vi vet att Cl-joner har en laddning på -1 och 3 Cl-joner är närvarande i föreningen måste Al-jonen ha en laddning på +3, så att laddningen av alla joner som läggs samman är 0. Så, oxidationsantalet för Al är +3.
Tilldela ett oxidationsnummer -2 till syre (med undantag). I nästan i alla fall har syreatomer ett oxidationsnummer på -2. Det finns några undantag från denna regel:
- När syre är i elementärt tillstånd (O₂), då är oxidationsnumret lika med 0, vilket är fallet för alla elementära atomer.
- När syre är en del av peroxid, då är oxidationsnumret -1. Peroxider är en klass av föreningar som har en syre-syrebindning (eller peroxidanjonen O₂). Till exempel i molekylen H₂O₂ (väteperoxid), syre har ett oxidationsnummer (och en laddning) på -1. När syre också är en del av en superoxid är oxidationsnumret -0,5.
- När syre binds till fluor är oxidationsnumret +2. Se fluorregeln nedan för mer information. I (O₂F.₂) detta är +1.
Tilldela ett oxidationsnummer +1 till väte (med undantag). Som med syre beror oxidationsantalet väte på exceptionella fall. I allmänhet har väte ett oxidationsnummer +1 (utom i elementär form, H.₂). Men när det gäller en speciell förening som kallas hybrider har väte ett oxidationsnummer på -1.
- Till exempel från H₂Åh, vi vet att väte har ett oxidationsnummer på +1 eftersom syre har en laddning på -2 och vi behöver 2 +1 laddningar för att skapa en förening med en total laddning på noll. Men med ämnet natriumhydrid, NaH, har väte ett oxidationsnummer -1 eftersom Na-jonen har en laddning av +1 och, för att göra den totala laddningen av föreningen 0, har väte en laddning (och därmed ett oxidationsnummer) av -1.
Fluor alltid ett oxidationsnummer -1. Som anges ovan kan oxidationsantalet för vissa element variera på grund av olika faktorer (metalljoner, syreatomer i peroxider, etc.). Fluor, å andra sidan, har ett oxidationsnummer på -1, och det förändras aldrig. Detta beror på att fluor är det mest elektro-negativa elementet, eller med andra ord, det är det element som är minst villigt att ge upp elektroner och troligtvis tar över elektroner från andra atomer. Därför kommer oxidationsnumret inte att ändras.
Oxidationsnumren i en förening är lika med föreningens laddning. Oxidationsantalet för alla atomer i en förening är lika med laddningen för den föreningen. Till exempel, om en förening inte har någon laddning, blir summan av alla oxidationstal noll; om föreningen är en polyatomisk jon med en laddning på -1, måste de tillsatta oxidationsnumren vara -1, etc.
- Det här är ett bra sätt att kontrollera ditt svar - om de sammanlagda oxidationsnumren för en förening inte motsvarar laddningen för den föreningen, vet du att du har gjort ett misstag.

Del 2 av 2: Tilldela nummer till atomer utan reglerna för oxidationsnummer

Hitta atomer utan oxidationsnummerregler. Vissa atomer följer inte reglerna för att hitta oxidationsnummer. Om en atom inte överensstämmer med ovanstående regler och du inte är säker på vad dess laddning är (till exempel om den är en del av en större förening så att den enskilda laddningen är okänd) kan du hitta oxidationsnumret för den atomen med eliminering. Först bestämmer du vad oxidationen är av alla andra atomer i föreningen. Sedan löser du summan för det okända i ekvationen, baserat på sammansättningens totala laddning.
- Till exempel i föreningen Na₂SÅ₄, laddningen av svavel (S) är okänd - den är inte i sin grundform, så den är inte 0, men det är allt vi vet. Detta är en bra kandidat för att tillämpa denna metod för att bestämma oxidationsnumret algebraiskt.
Bestäm de kända oxidationsnumren för de andra elementen i föreningen. Med hjälp av tilldelningsreglerna för oxidationsnummer bestämmer vi vilka oxidationsnummer de andra atomerna i föreningen har. Var medveten om undantag som O, H, etc.
- I Na₂SÅ₄, vi vet, baserat på vår uppsättning regler, att Na-jonen har en laddning (och därmed ett oxidationsnummer) på +1 och att syreatomerna har oxidationsantal på -2.
Multiplicera antalet för varje atom med oxidationsnumret. Nu när vi känner till oxidationsantalet för alla atomer utom det okända måste vi överväga att vissa av dessa atomer kan förekomma mer än en gång. Multiplicera varje koefficient (skriven i prenumeration efter atomens symbol i föreningen) med oxidationsnumret.
- När det gäller Na₂SÅ₄, vi vet att det finns 2 Na-atomer och 4 O-atomer. Nu gör vi följande beräkning, 2 × +1, för att få oxidationsantalet Na, 2, och vi multiplicerar 4 × -2, oxidationsantalet O, -8.
Lägg till resultaten. Att lägga till resultaten av dessa multiplikationer ger oxidationsnumret för föreningen, utan med hänsyn till oxidationsnumret för den okända atomen.
- I vårt exempel med Na₂SÅ₄, vi lägger till 2 till -8 för att få -6.
Beräkna det okända oxidationsnumret baserat på laddning av föreningen. Du har nu all information för att hitta det okända oxidationsnumret med hjälp av en enkel algebra. Vi använder en ekvation och svaret från föregående steg, plus laddningen av föreningen. Med andra ord: (Summan av de okända oxidationsnumren) + (det okända oxidationsnumret du vill veta) = (laddning av föreningen).
- I exemplet med Na₂SÅ₄, vi löser detta på följande sätt:
  - (Summan av kända oxidationsnummer) + (okänt oxidationsnummer du vill lösa) = (laddning av föreningen)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S har ett oxidationsnummer eller 6 i Na₂SÅ₄.

Tips

Atomer i sin grundform har alltid ett oxidationsantal på 0. En jon som består av en atom har ett oxidationsnummer som är lika med laddningen. Grupp 1A-metaller såsom väte, litium och natrium har ett oxidationsnummer +1; Grupp 2A-metaller, såsom magnesium och kalcium, har ett oxidationsnummer på +2. Både väte och syre kan ha två olika oxidationsnummer, beroende på deras bindning.
I en förening bör summan av alla oxidationsnummer vara lika med 0. Om det finns en jon med 2 atomer, så ska summan av oxidationsnumren vara lika med laddningen för jonen.
Det är mycket användbart att veta hur man läser det periodiska systemet och var man kan hitta metaller och icke-metaller.