Ako určiť oxidačný stav

Video: Halogenácia alkénov a reakčný mechanizmus tvorby halogénhydrínu

Obsah

Kroky
Časť 1 z 2: Stanovenie oxidačného stavu podľa chemických zákonov
Časť 2 z 2: Stanovenie oxidačného stavu bez použitia chemických zákonov
Tipy
Čo potrebuješ

V chémii termíny „oxidácia“ a „redukcia“ znamenajú reakcie, pri ktorých atóm alebo skupina atómov strácajú alebo získavajú elektróny. Oxidačný stav je číselná hodnota priradená jednému alebo viacerým atómom, ktorá charakterizuje počet redistribuovaných elektrónov a ukazuje, ako sú tieto elektróny distribuované medzi atómami počas reakcie. Stanovenie tejto hodnoty môže byť jednoduchý aj pomerne zložitý postup v závislosti od atómov a molekúl, ktoré z nich pozostávajú. Atómy niektorých prvkov môžu mať navyše niekoľko oxidačných stavov. Našťastie pre stanovenie oxidačného stavu existujú jednoduché jednoznačné pravidlá, na ktorých sebavedomé používanie stačí poznať základy chémie a algebry.

Kroky

Časť 1 z 2: Stanovenie oxidačného stavu podľa chemických zákonov

1 Zistite, či je daná látka elementárna. Oxidačný stav atómov mimo chemickej zlúčeniny je nulový. Toto pravidlo platí pre látky tvorené oddelenými voľnými atómami, ako aj pre látky, ktoré pozostávajú z dvoch alebo polyatomických molekúl jedného prvku.
- Napríklad Al_(s) a Cl₂ majú oxidačný stav 0, pretože oba sú v chemicky neviazanom elementárnom stave.
- Všimnite si toho alotropická forma síry S₈, alebo octacera, sa napriek svojej netypickej štruktúre vyznačuje aj nulovým oxidačným stavom.
2 Zistite, či je daná látka zložená z iónov. Oxidačný stav iónov sa rovná ich náboju. To platí pre voľné ióny aj pre tie, ktoré sú súčasťou chemických zlúčenín.
- Napríklad oxidačný stav Cl iónu je -1.
- Oxidačný stav iónu Cl v chemickej zlúčenine NaCl je tiež -1. Pretože ión Na má podľa definície náboj +1, usudzujeme, že náboj iónu Cl je -1, a teda jeho oxidačný stav je -1.
3 Uvedomte si, že ióny kovov môžu mať niekoľko oxidačných stavov. Atómy mnohých kovových prvkov môžu ionizovať v rôznych množstvách. Napríklad iónový náboj kovu, ako je železo (Fe), je +2 alebo +3. Náboj kovových iónov (a ich oxidačný stav) je možné určiť nábojmi iónov iných prvkov, s ktorými je tento kov súčasťou chemickej zlúčeniny; v texte je tento náboj označený rímskymi číslicami: napríklad železo (III) má oxidačný stav +3.
- Ako príklad uvažujme zlúčeninu obsahujúcu ión hliníka. Celková dávka zlúčeniny AlCl₃ je nula.Pretože vieme, že ióny Cl majú náboj -1 a zlúčenina obsahuje 3 také ióny, pre všeobecnú neutralitu príslušnej látky musí mať Al ión náboj +3. V tomto prípade je teda oxidačný stav hliníka +3.
4 Oxidačný stav kyslíka je -2 (až na niektoré výnimky). Atómy kyslíka majú takmer vo všetkých prípadoch oxidačný stav -2. Existuje niekoľko výnimiek z tohto pravidla:
- Ak je kyslík v elementárnom stave (O.₂), jeho oxidačný stav je 0, ako v prípade iných elementárnych látok.
- Ak je kyslík súčasťou peroxid, jeho oxidačný stav je -1. Peroxidy sú skupina zlúčenín obsahujúcich jednoduchú väzbu kyslík-kyslík (t.j. peroxidový anión O₂). Napríklad v zložení H.₂O₂ (peroxid vodíka) kyslík má náboj a oxidačný stav -1.
- V kombinácii s fluórom má kyslík oxidačný stav +2, prečítajte si pravidlo pre fluór nižšie.
5 Vodík má až na niekoľko výnimiek oxidačný stav +1. Rovnako ako pre kyslík existujú aj výnimky. Oxidačný stav vodíka je spravidla +1 (ak nie je v elementárnom stave H₂). V zlúčeninách nazývaných hydridy je však oxidačný stav vodíka -1.
- Napríklad v H.₂O oxidačný stav vodíka je +1, pretože atóm kyslíka má náboj -2 a na celkovú neutralitu sú potrebné dva náboje +1. Napriek tomu je v zložení hydridu sodného oxidačný stav vodíka už -1, pretože ión Na nesie náboj +1 a pre všeobecnú elektroneutralitu by náboj atómu vodíka (a teda aj jeho oxidačný stav) mal byť byť -1.
6 Fluór vždy má oxidačný stav -1. Ako už bolo uvedené, oxidačný stav niektorých prvkov (ióny kovov, atómy kyslíka v peroxidoch atď.) Sa môže líšiť v závislosti od mnohých faktorov. Oxidačný stav fluóru je však vždy -1. Je to spôsobené tým, že tento prvok má najväčšiu elektronegativitu - inými slovami, atómy fluóru sú najmenej ochotné rozdeliť sa s vlastnými elektrónmi a najaktívnejšie priťahujú cudzie elektróny. Ich náboj teda zostáva nezmenený.
7 Súčet oxidačných stavov v zlúčenine sa rovná jej náboju. Oxidačné stavy všetkých atómov, ktoré tvoria chemickú zlúčeninu, by sa mali sčítať s nábojom tejto zlúčeniny. Ak je napríklad zlúčenina neutrálna, súčet oxidačných stavov všetkých jej atómov by mal byť nulový; ak je zlúčeninou polyatomický ión s nábojom -1, súčet oxidačných stavov je -1 atď.
- Je to dobrá testovacia metóda - ak sa súčet oxidačných stavov nerovná celkovému náboju zlúčeniny, niekde sa mýlite.

Časť 2 z 2: Stanovenie oxidačného stavu bez použitia chemických zákonov

1 Nájdite atómy, ktoré nemajú prísne pravidlá pre ich oxidačný stav. Pri niektorých prvkoch nie sú pevne stanovené pravidlá na zisťovanie oxidačného stavu. Ak atóm nespĺňa žiadne z vyššie uvedených pravidiel a nepoznáte jeho náboj (napríklad atóm je súčasťou komplexu a jeho náboj nie je špecifikovaný), môžete určiť oxidačný stav takého atómu vylúčením. Najprv určte náboj všetkých ostatných atómov v zlúčenine a potom zo známeho celkového náboja zlúčeniny vypočítajte oxidačný stav tohto atómu.
- Napríklad v zlúčenine Na₂SO₄ náboj atómu síry (S) nie je známy - vieme len, že nie je nulový, pretože síra nie je v elementárnom stave. Táto zlúčenina slúži ako dobrý príklad na ilustráciu algebraickej metódy na stanovenie oxidačného stavu.
2 Nájdite oxidačné stavy zvyšných prvkov v zlúčenine. Pomocou vyššie popísaných pravidiel určte oxidačné stavy zostávajúcich atómov zlúčeniny. Nezabudnite na výnimky z pravidla pre O, H atď.
- Pre Na₂SO₄, pomocou našich pravidiel zistíme, že náboj (a teda oxidačný stav) iónu Na je +1 a pre každý z atómov kyslíka je -2.
3 Vynásobte počet atómov ich oxidačným stavom. Teraz, keď poznáme oxidačné stavy všetkých atómov okrem jedného, je potrebné vziať do úvahy, že niektorých prvkov môže byť niekoľko atómov. Vynásobte počet atómov každého prvku (v chemickom vzorci zlúčeniny je uvedený ako dolný index za symbolom prvku) jeho oxidačným stavom.
- V Na₂SO₄ máme 2 atómy Na a 4 atómy O. Vynásobením 2 × +1 teda získame oxidačný stav všetkých atómov Na (2) a vynásobením 4 × -2 -oxidačný stav atómov O (-8).
4 Sčítajte predchádzajúce výsledky. Zhrnutím výsledkov násobenia dostaneme oxidačný stav zlúčeniny bez berúc do úvahy prínos požadovaného atómu.
- V našom prípade pre Na₂SO₄ sčítame 2 a -8 a dostaneme -6.
5 Nájdite neznámy oxidačný stav z náboja zlúčeniny. Teraz máte všetky údaje na ľahký výpočet požadovaného oxidačného stavu. Napíšte rovnicu, na ľavej strane ktorej bude súčet čísel získaných v predchádzajúcom kroku výpočtu a neznámeho oxidačného stavu, a na pravej strane celkového náboja zlúčeniny. Inými slovami, (Súčet známych oxidačných stavov) + (požadovaný oxidačný stav) = (dávka zlúčeniny).
- V našom prípade Na₂SO₄ riešenie vyzerá takto:
  - (Súčet známych oxidačných stavov) + (požadovaný oxidačný stav) = (náboj zlúčeniny)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6V Na₂SO₄ síra má oxidačný stav 6.

Tipy

V zlúčeninách sa súčet všetkých oxidačných stavov musí rovnať náboju. Ak je napríklad zlúčeninou dvojatómový ión, súčet oxidačných stavov atómov sa musí rovnať celkovému iónovému náboju.
Je veľmi užitočné vedieť používať periodickú tabuľku a vedieť, kde sa v nej nachádzajú kovové a nekovové prvky.
Oxidačný stav atómov v elementárnej forme je vždy nulový. Oxidačný stav jedného iónu sa rovná jeho náboju. Prvky skupiny 1A periodickej tabuľky, ako vodík, lítium, sodík, v elementárnej forme majú oxidačný stav +1; Oxidačný stav kovov skupiny 2A, ako je horčík a vápnik, je +2 v elementárnej forme. Kyslík a vodík môžu mať v závislosti od typu chemickej väzby 2 rôzne oxidačné stavy.