I kemi betyder begreberne "oxidation" og "reduktion" de reaktioner, hvor et atom (eller en gruppe af atomer) henholdsvis mister eller får elektroner. Oxidationstal er tal tildelt atomer (eller grupper af atomer) for at hjælpe kemikere med at kontrollere, hvor mange elektroner der er tilgængelige til at blive fortrængt, og om givne reaktanter oxiderer eller reduceres under en reaktion. Processen med at tildele oxidationsnumre til atomer kan variere fra det meget enkle til det mere komplekse, afhængigt af atomernes ladning og den kemiske sammensætning af de molekyler, de indgår i. For at komplicere sagerne kan nogle atomer have flere oxidationsnumre. Heldigvis er tildeling af oxidationsnumre styret af veldefinerede, nemme at følge regler, men en grundlæggende forståelse af kemi og algebra vil gøre brugen af disse regler meget lettere.
Trin
Del 1 af 2: Tildeling af oxidationstal baseret på kemiregler
1.
Bestem, om det pågældende stof er elementært. Frie, ubundne atomer har altid et oxidationstal på 0. Dette gælder både for atomer, der består af et enkelt atom, og atomer, hvis elementære form er diatomisk eller polyatomisk.
- For eksempel, Al(s) og Cl2 begge har oxidationstallet 0, fordi de ikke er sammensatte atomer.
- Bemærk, at svovl i sin elementære form, S8 (octasulfur), selvom det er uregelmæssigt, har også et oxidationstal på 0.
2. Bestem, om det pågældende stof er en ion. Ioner har oxidationstal svarende til deres ladning. Dette gælder både for ubundne ioner og ioner, der er en del af en sammensat ion.
For eksempel har ionen Cl et oxidationstal -1.Cl-ionen stadig har et oxidationstal på -1, når det er en del af forbindelsen NaCl. Da Na-ionen per definition har en ladning på +1, ved vi, at Cl-ionen har en ladning på -1, så oxidationstallet er stadig -1.3. I tilfælde af metalioner er det godt at huske, at flere oxidationstal er mulige. Mange metaller kan have mere end én landing. For eksempel kan metaljernet (Fe) være en ion med ladning +2 eller +3. ladningen af metalioner (og dermed også af deres oxidationstal) kan bestemmes i forhold til ladningen af de andre atomer i den sammensætning, som de er en del af, eller, når de er skrevet som tekst, ved notationen i romertal (f.eks. som i betydningen: "Jern(III)-ionen har en ladning på +3.").
Lad os for eksempel undersøge en forbindelse, der indeholder en aluminiumion. Forbindelsen AlCl3 har en ladning 0. Da vi ved, at Cl-ioner har en ladning på -1, og der er 3 Cl-ioner i forbindelsen, skal Al-ionen have en ladning på +3, således at ladningen af alle ioner lagt sammen er 0. Så oxidationstallet for Al er +3.4. Tildel et oxidationsnummer -2 til oxygen (med undtagelser). I næsten alle tilfælde har oxygenatomer et oxidationstal på -2. Der er et par undtagelser fra denne regel:
Når oxygen er i elementær tilstand (O2), så er oxidationstallet 0, hvilket er tilfældet for alle elementære atomer.Når ilt er en del af peroxid, så er oxidationstallet -1. Peroxider er en klasse af sammensatte stoffer, der har en oxygen-oxygenbinding (eller peroxidanionen O2). For eksempel i molekylet H2O2 (brintoverilte), oxygen har et oxidationstal (og en ladning) på -1.Også, når oxygen er en del af et superoxid, er oxidationstallet -0.5 er.Når oxygen er bundet til fluor, er oxidationstallet +2. Se fluorreglen nedenfor for mere information. I (O2f2) er dette +1.5. Tildel et oxidationstal på +1 til brint (med undtagelser). Som med oxygen afhænger oxidationstallet for brint af undtagelsestilfælde. Generelt har brint et oxidationstal +1 (undtagen i grundstofform, H2). Men i tilfælde af en speciel forbindelse kaldet hybrider, har brint et oxidationstal på -1.
For eksempel fra H2Åh, vi ved, at brint har et oxidationstal på +1, fordi oxygen har en ladning på -2, og vi har brug for 2 +1 ladninger for at lave en forbindelse med en total ladning på nul. Men i tilfælde af natriumhydrid, NaH, har brint et oxidationstal på -1, fordi Na-ionen har en ladning på +1, og for at lave den samlede ladning af forbindelsen 0, har brint en ladning (og dermed et oxidationstal ) af - 1.6. Fluor har altid et oxidationstal på -1. Som nævnt ovenfor kan oxidationstallene for visse grundstoffer variere på grund af forskellige faktorer (metalioner, oxygenatomer i peroxider osv.). Fluor har derimod et oxidationstal på -1, og det ændrer sig aldrig. Dette skyldes, at fluor er det mest elektronegative grundstof, eller med andre ord, det er det grundstof, der er mindst villig til at opgive elektroner og med størst sandsynlighed overtager elektroner fra andre atomer. Derfor vil oxidationstallet ikke ændre sig.
7. Oxidationstallene i en forbindelse er lig med ladningen af forbindelsen. Oxidationstallene for alle atomer i en forbindelse er lig med ladningen af den forbindelse. For eksempel, hvis en forbindelse ikke har nogen ladning, så vil summen af alle oxidationstal være nul; hvis forbindelsen er en polyatomisk ion med en ladning på -1, så skal oxidationstallene lagt sammen være lig med -1 osv.
Dette er en god måde at kontrollere dit svar på - hvis oxidationstallene for en forbindelse ikke svarer til ladningen af den forbindelse, så ved du, at du har lavet en fejl.Del 2 af 2: Tildeling af tal til atomer uden reglerne for oxidationstal
1.
Find atomer uden regler for oxidationstal. Nogle atomer følger ikke reglerne for at finde oxidationstallene. Hvis et atom ikke opfylder ovenstående regler, og du ikke er sikker på, hvad dets ladning er (f.eks. hvis det er en del af en større forbindelse, og den individuelle ladning er ukendt), så kan du finde oxidationstallet for det atom ved eliminering. Først bestemmer du oxidationen af hvert andet atom i forbindelsen. Derefter løser du summen for det ukendte i ligningen, baseret på den samlede ladning af forbindelsen.
- For eksempel i det sammensatte Na2SÅ4, ladningen af svovl (S) er ukendt - det er ikke i elementær form, så det er ikke 0, men det er alt, vi ved. Dette er en god kandidat til at anvende denne metode til algebraisk at bestemme oxidationstallet.

2. Bestem de kendte oxidationstal for de andre grundstoffer i forbindelsen. Ved hjælp af reglerne for tildeling af oxidationsnummer bestemmer vi, hvilke oxidationstal de andre atomer i forbindelsen har. Bemærk undtagelser som O, H osv.
i Nac2SÅ4, vi ved, baseret på vores regelsæt, at Na-ionen har en ladning (og dermed et oxidationstal) på +1, og at oxygenatomerne har oxidationstal på -2.3. Gang antallet af hvert atom med oxidationstallet. Nu hvor vi kender oxidationstallene for alle atomer undtagen de ukendte, bliver vi nødt til at overveje, at nogle af disse atomer kan forekomme mere end én gang. Multiplicer hver koefficient (skrevet i sænket skrift efter symbolet for atomet i forbindelsen) med oxidationstallet.
Hvad angår Na2SÅ4, vi ved, at der er 2 Na-atomer og 4 O-atomer. Vi udfører nu følgende beregning, 2 × +1, for at få oxidationstallet for Na, 2, og vi multiplicerer 4 × -2, oxidationstallet for O, -8.4. Læg resultaterne sammen. Tilføjelse af resultaterne af disse multiplikationer giver forbindelsens oxidationsnummer,uden at tage højde for oxidationstallet for det ukendte atom.
I vores eksempel med Na2SÅ4, vi tilføjer 2 til -8 for at få -6.5. Beregn det ukendte oxidationstal baseret på ladningen af forbindelsen. Du har nu alle data til at finde det ukendte oxidationstal ved hjælp af en simpel algebra. Vi bruger en ligning og svaret fra det foregående trin, plus ladningen af forbindelsen. Med andre ord: (Summen af de ukendte oxidationstal) +(det ukendte oxidationstal, du vil vide) = (ladning af forbindelsen).
I eksemplet med Na2SÅ4, vi løser dette som følger:(Summen af kendte oxidationstal) +(ukendt oxidationstal du vil løse) = (ladning af forbindelsen)-6 + S = 0S = 0 + 6S = 6. S har et oxidationstal eller 6 i Nac2SÅ4.Tips
- Atomer i deres grundform har altid et oxidationstal 0. En ion bestående af 1 atom har et oxidationstal svarende til ladningen. Gruppe 1A metaller såsom hydrogen, lithium og natrium har et oxidationstal på +1; Gruppe 2A metaller, såsom magnesium og calcium, har et oxidationstal på +2. Både brint og oxygen kan have 2 forskellige oxidationstal afhængigt af deres binding.
- I en forbindelse skal summen af alle oxidationstal være lig med 0. Hvis der er en ion med 2 atomer, så skal summen af oxidationstallene være lig med ladningen af ionen.
- Det er meget nyttigt at vide, hvordan man læser det periodiske system, og hvor man kan finde metaller og ikke-metaller.
Fornødenheder
- Grundstoffernes periodiske system
- En internetforbindelse
- En kemi bog
- Papir, pen eller blyant
- Lommeregner
Artikler om emnet "Beregning af et stofs oxidationstal"