Hvordan beregne oksidasjonsnummeret til et stoff: 12 trinn (med bilder)

Innhold

Trinn
- Del 1 av 2: Tilordning av oksidasjonstall basert på kjemiregler
- Del 2 av 2: Tilordning av tall til atomer uten reglene for oksidasjonstall
Tips
Nødvendigheter

I kjemi betyr begrepene "oksidasjon" og "reduksjon" de reaksjonene der et atom (eller en gruppe atomer) henholdsvis mister eller får elektroner. Oksidasjonstall er tall tilordnet atomer (eller grupper av atomer) for å hjelpe kjemikere å sjekke hvor mange elektroner som er tilgjengelige for å bli fortrengt, og om gitte reaktanter oksiderer eller reduseres under en reaksjon. Prosessen med å tildele oksidasjonstall til atomer kan variere fra det veldig enkle til det mer komplekse, avhengig av ladningen til atomene og den kjemiske sammensetningen til molekylene de er en del av. For å komplisere saker, kan noen atomer ha flere oksidasjonstall. Heldigvis styres tildeling av oksidasjonsnummer av veldefinerte regler som er enkle å følge, men en grunnleggende forståelse av kjemi og algebra vil gjøre bruken av disse reglene mye enklere.

Trinn

Del 1 av 2: Tilordning av oksidasjonstall basert på kjemiregler

1. Finn ut om det aktuelle stoffet er elementært. Frie, ubundne atomer har alltid et oksidasjonstall på 0. Dette gjelder både for atomer som består av et enkelt atom, og atomer hvis elementære form er diatomisk eller polyatomisk.

For eksempel, Al_(s) og Cl₂ begge har oksidasjonstallet 0 fordi de ikke er sammensatte atomer.
Legg merke til at svovel i sin elementære form, S₈ (oktasulfur), selv om det er uregelmessig, har også et oksidasjonstall på 0.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 2

2. Finn ut om det aktuelle stoffet er et ion. Ioner har oksidasjonstall lik ladningen. Dette gjelder både for ubundne ioner og ioner som er en del av et sammensatt ion.

For eksempel har ionet Cl et oksidasjonstall -1.

Cl-ionet har fortsatt et oksidasjonstall på -1 når det er en del av forbindelsen NaCl. Siden Na-ionet per definisjon har en ladning på +1, vet vi at Cl-ionet har en ladning på -1, så oksidasjonstallet er fortsatt -1.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer Trinn 3

3. Når det gjelder metallioner, er det greit å huske at flere oksidasjonstall er mulig. Mange metaller kan ha mer enn én landing. For eksempel kan metalljernet (Fe) være et ion med ladning +2 eller +3. ladningen til metallioner (og dermed også av deres oksidasjonstall) kan bestemmes i forhold til ladningen til de andre atomene i sammensetningen de er en del av, eller, når de er skrevet som tekst, ved notasjonen i romertall (som f.eks. som i betydningen: "Jern(III)-ionet har en ladning på +3.").

La oss for eksempel undersøke en forbindelse som inneholder et aluminiumion. Forbindelsen AlCl₃ har en ladning 0. Siden vi vet at Cl-ioner har en ladning på -1 og det er 3 Cl-ioner i forbindelsen, må Al-ionet ha en ladning på +3, slik at ladningen til alle ioner lagt sammen er 0. Så oksidasjonstallet til Al er +3.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer Trinn 4

4. Tilordne et oksidasjonsnummer -2 til oksygen (med unntak). I nesten alle tilfeller oksygenatomer har et oksidasjonstall på -2. Det er noen unntak fra denne regelen:

Når oksygen er i elementær tilstand (O₂), så er oksidasjonstallet 0, som er tilfellet for alle elementære atomer.

Når oksygen er en del av peroksid, da er oksidasjonstallet -1. Peroksider er en klasse av sammensatte stoffer som har en oksygen-oksygenbinding (eller peroksidanion O₂). For eksempel, i molekylet H₂O₂ (hydrogenperoksid), oksygen har et oksidasjonstall (og en ladning) på -1.Også, når oksygen er en del av et superoksid, er oksidasjonstallet -0.5 er.

Når oksygen er bundet til fluor, er oksidasjonstallet +2. Se fluorregelen nedenfor for mer informasjon. I (O₂f₂) er dette +1.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer Trinn 5

5. Tilordne et oksidasjonsnummer på +1 til hydrogen (med unntak). Som med oksygen avhenger oksidasjonstallet for hydrogen av unntakstilfeller. Generelt har hydrogen et oksidasjonstall +1 (unntatt i elementær form, H₂). Men når det gjelder en spesiell forbindelse kalt hybrider, har hydrogen et oksidasjonstall på -1.

For eksempel fra H₂Å, vi vet at hydrogen har et oksidasjonstall på +1 fordi oksygen har en ladning på -2 og vi trenger 2 +1 ladninger for å lage en forbindelse med en total ladning på null. Men når det gjelder natriumhydrid, NaH, har hydrogen et oksidasjonstall på -1 fordi Na-ionet har en ladning på +1, og for å lage den totale ladningen til forbindelsen 0, har hydrogen en ladning (og dermed et oksidasjonstall) ) av - 1.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer Trinn 6

6. Fluor har alltid et oksidasjonstall på -1. Som nevnt ovenfor kan oksidasjonstallene til visse grunnstoffer variere på grunn av ulike faktorer (metallioner, oksygenatomer i peroksider, etc.). Fluor har derimot et oksidasjonstall på -1, og det endrer seg aldri. Dette er fordi fluor er det mest elektronegative grunnstoffet, eller med andre ord, det er det grunnstoffet som er minst villig til å gi fra seg elektroner og mest sannsynlig tar over elektroner fra andre atomer. Derfor vil oksidasjonstallet ikke endres.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 7

7. Oksydasjonstallene i en forbindelse er lik ladningen til forbindelsen. Oksidasjonstallene til alle atomer i en forbindelse er lik ladningen til den forbindelsen. For eksempel, hvis en forbindelse ikke har noen ladning, vil summen av alle oksidasjonstall være null; hvis forbindelsen er et polyatomisk ion med en ladning på -1, må oksidasjonstallene lagt sammen være lik -1 osv.

Dette er en god måte å sjekke svaret ditt på - hvis oksidasjonstallene til en forbindelse ikke stemmer overens med ladningen til den forbindelsen, så vet du at du har gjort en feil.

Del 2 av 2: Tilordning av tall til atomer uten reglene for oksidasjonstall

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 8

1. Finn atomer uten regler for oksidasjonstall. Noen atomer følger ikke reglene for å finne oksidasjonstallene. Hvis et atom ikke oppfyller reglene ovenfor og du ikke er sikker på hvilken ladning det er (for eksempel hvis det er en del av en større forbindelse og den individuelle ladningen er ukjent), kan du finne oksidasjonsnummeret til det atomet ved eliminering. Først bestemmer du oksidasjonen av hvert annet atom i forbindelsen. Deretter løser du summen for det ukjente i ligningen, basert på den totale ladningen til forbindelsen.

For eksempel i det sammensatte Na₂SÅ₄, ladningen til svovel (S) er ukjent - den er ikke i elementær form, så den er ikke 0, men det er alt vi vet. Dette er en god kandidat for å bruke denne metoden for å algebraisk bestemme oksidasjonstallet.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 9

2. Bestem de kjente oksidasjonstallene til de andre grunnstoffene i forbindelsen. Ved å bruke reglene for tildeling av oksidasjonsnummer bestemmer vi hvilke oksidasjonstall de andre atomene i forbindelsen har. Legg merke til unntak som O, H osv.

i Nac₂SÅ₄, vi vet, basert på vårt sett med regler, at Na-ionet har en ladning (og dermed et oksidasjonstall) på +1 og at oksygenatomene har oksidasjonstall på -2.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer Trinn 10

3. Multipliser tallet på hvert atom med oksidasjonstallet. Nå som vi kjenner oksidasjonstallene til alle atomer unntatt de ukjente, må vi vurdere at noen av disse atomene kan forekomme mer enn én gang. Multipliser hver koeffisient (skrevet i bunn etter symbolet på atomet i forbindelsen) med oksidasjonstallet.

Når det gjelder Na₂SÅ₄, vi vet at det er 2 Na-atomer og 4 O-atomer. Vi utfører nå følgende beregning, 2 × +1, for å få oksidasjonstallet til Na, 2, og vi multipliserer 4 × -2, oksidasjonstallet til O, -8.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 11

4. Legg resultatene sammen. Å legge til resultatene av disse multiplikasjonene gir oksidasjonstallet til forbindelsen,uten å ta hensyn til oksidasjonstallet til det ukjente atomet.

I vårt eksempel med Na₂SÅ₄, vi legger til 2 til -8 for å få -6.

Bilde med tittelen Finn oksidasjonsnummer trinn 12

5. Beregn det ukjente oksidasjonstallet basert på ladningen til forbindelsen. Du har nå alle dataene for å finne det ukjente oksidasjonstallet ved å bruke en enkel algebra. Vi bruker en ligning og svaret fra forrige trinn, pluss ladningen til forbindelsen. Med andre ord: (Summen av de ukjente oksidasjonstallene) +(det ukjente oksidasjonstallet du vil vite) = (ladningen av forbindelsen).

I eksemplet med Na₂SÅ₄, vi løser dette som følger:

(Summen av kjente oksidasjonstall) +(ukjent oksidasjonstall du vil løse) = (ladning av forbindelsen)

-6 + S = 0

S = 0 + 6

S = 6. S har et oksidasjonsnummer eller 6 i Nac₂SÅ₄.

Tips

Atomer i sin grunnform har alltid et oksidasjonsnummer 0. Et ion som består av 1 atom har et oksidasjonstall lik ladningen. Gruppe 1A metaller som hydrogen, litium og natrium har et oksidasjonstall på +1; Gruppe 2A metaller, som magnesium og kalsium, har et oksidasjonstall på +2. Både hydrogen og oksygen kan ha 2 forskjellige oksidasjonstall avhengig av deres binding.
I en forbindelse skal summen av alle oksidasjonstall være lik 0. Hvis det er et ion med 2 atomer, må summen av oksidasjonstallene være lik ladningen til ionet.
Det er veldig nyttig å vite hvordan man leser det periodiske systemet, og hvor man finner metaller og ikke-metaller.