В химията термините окисляване и редукция се отнасят до реакции, при които атом (или група от атоми) последователно губи или печели електрони. Окислителното число е число, присвоено на атом (или група от атоми), което помага на химиците да проследят колко електрони са на разположение за пренос и дали даден реагент е окислен или редуциран в реакция. Процесът на присвояване на окислителните числа на атомите може да варира от много лесен до доста сложен, въз основа на заряда в атома и химичния състав на молекулите, които изграждат атома. За да усложнят нещата, някои атоми имат повече от едно окислително число. За щастие определянето на окислителното число се извършва с правила, които са ясни и лесни за следване, въпреки че познаването на основната химия и алгебра ще направи обясняването на тези правила много по -лесно.
Стъпка
Метод 1 от 2: Определяне на окислителното число въз основа на химическите разпоредби
Стъпка 1. Определете дали въпросните вещества са елементи
Атомите на свободните елементи винаги имат окислително число 0. Това се отнася за атоми, чиято елементарна форма се състои от единичен атом, както и атоми, чиято елементарна форма е двуатомна или многоатомна.
- Например и двамата Ал(с) както и Cl2 имат окислително число 0, защото са форми на елементи, които не са свързани с други елементи.
- Обърнете внимание, че елементарната форма Sulphur, S8, или октасулфар, макар и анормален, също има окислително число 0.
Стъпка 2. Определете дали въпросните вещества са йони
Йони имат същия окислителен номер като техния заряд. Това важи за йони, които не са свързани с други елементи, както и йони, които са част от йонни съединения.
- Например йонът Cl- има окислително число -1.
- Йонът Cl все още има окислително число -1, когато Cl е част от съединението NaCl. Тъй като йонът Na по дефиниция има заряд +1, знаем, че йонът Cl има заряд -1, така че окислителното число остава -1.
Стъпка 3. Признайте, че металните йони могат да имат множество окислителни състояния
Много метални елементи имат повече от един заряд. Например металното желязо (Fe) може да бъде йон с +2 или +3 заряд. Зарядът на метален йон (и по този начин неговото окислително число) може да се определи или от гледна точка на зарядите на другите съставни атоми в съединението, или, когато е написан в текстова форма с римски цифри (както в изречението, железният (III) йон има заряд от + 3.).
Например, нека разгледаме съединение, съдържащо метален йон алуминий. Съединение AlCl3 има общ заряд 0. Тъй като знаем, че йонът Cl- има заряд -1 и има 3 Cl. йони- в съединението, йонът на Al трябва да има заряд +3, така че общият заряд на всички йони да е 0. По този начин окислителното число на Al е +3.
Стъпка 4. Определете окислителното число -2 на кислорода (без изключение)
В почти всички случаи кислородният атом има окислително число -2. Има някои изключения от това правило:
- Когато кислородът е в елементарната си форма (O2), окислителното число е 0, защото това е правилото за всички атоми на елемента.
- Когато кислородът е част от пероксид, неговото окислително число е -1. Пероксидите са клас съединения, съдържащи единични връзки кислород-кислород (или пероксид анион О2-2). Например, в молекулата Н.2О2 (водороден пероксид), кислородът има окислително число (и заряд) -1. Също така, когато кислородът е част от супероксид, неговото окислително число е -0,5.
- Когато кислородът е свързан с флуор, неговото окислително число е +2. Вижте регламентите за флуора по -долу за повече информация. Аз не2F2), неговото окислително число е +1.
Стъпка 5. Определете окислителния номер +1 на водорода (без изключение)
Подобно на кислорода, окислителното число на водорода е специален случай. Като цяло водородът има окислително число +1 (с изключение, както по -горе, в елементарната си форма, Н2). В случай на специални съединения, наречени хидриди, водородът има окислително число -1.
Например в H2О, знаем, че водородът има окислително число +1, тъй като кислородът има заряд -2 и трябва да се нуждаем от заряд 2 +1, за да направим заряда на съединението нулев. Въпреки това, в натриевия хидрид, NaH, водородът има окислително число -1, тъй като зарядът на йона има заряд +1, а за сумата от зарядите на съединението да е нула, водородният заряд (и следователно неговият окислително число) трябва да бъде -1.
Стъпка 6. Флуорът винаги има окислително число -1
Както бе отбелязано по -горе, окислителните числа на някои елементи могат да се различават поради няколко фактора (метални йони, кислородни атоми в пероксиди и т.н.) Въпреки това, флуорът има окислително число -1, което никога не се променя. Това е така, защото флуорът е най -електроотрицателният елемент - с други думи, този елемент е най -малко вероятно да се откаже от електроните си и най -вероятно да поеме атоми на други елементи. По този начин таксата не се променя.
Стъпка 7. Направете окислителното число в съединението равно на заряда на съединението
Окислителните числа на всички атоми в съединението трябва да са равни на заряда на съединението. Например, ако съединението няма заряд, окислителният брой на всеки атом трябва да се добави до нула; ако съединението е многоатомен йон с заряд -1, окислителното число трябва да се добави до -1 и т.н.
Това е добър начин да проверите работата си - ако окислителните числа във вашето съединение не се равняват на заряда на вашето съединение, знаете, че сте задали един или повече от грешните окислителни числа
Метод 2 от 2: Присвояване на числа на атомите без правило за окислително число
Стъпка 1. Намерете атомите без правилото за числото на окисляване
Някои атоми нямат конкретни правила относно окислителните числа. Ако вашият атом не се показва в правилата по -горе и не сте сигурни какъв е зарядът му (например, ако атомите са част от по -голямо съединение и по този начин не показват съответните им заряди), можете да намерите окислително число чрез процес на елиминиране. Първо ще определите степента на окисляване на всички атоми в съединението, след това ще разрешите само неизвестните атоми въз основа на общия заряд на съединението.
Например, в съединението Na2ТАКА4, зарядът на сяра (S) е неизвестен - атомът не е в елементарна форма, така че неговото окислително число не е 0, но това е всичко, което знаем. Това е добър пример за този алгебричен начин за определяне на окислителното число.
Стъпка 2. Намерете известните окислителни числа на други елементи в съединението
Използвайки правилата за задаване на окислителни числа, определете окислителните числа на другите атоми в съединението. Внимавайте за специални случаи като O, H и т.н.
В Na2ТАКА4, ние знаем, че според нашите правила Na йонът има заряд (и по този начин неговото окислително число) +1 и кислородният атом има окислително число -2.
Стъпка 3. Умножете броя на атомите с техния брой на окисление
Сега, когато знаем окислителните числа на всички наши атоми, с изключение на неизвестните, трябва да вземем предвид факта, че някои от тези атоми могат да се появят повече от веднъж. Умножете всеки коефициент на всеки атом (изписан малко по -долу след химическия символ на атома в съединението) с неговия окислителен номер.
В Na2ТАКА4, ние знаем, че има 2 атома Na и 4 атома О. Ще умножим 2 × +1, окислителното число на Na, за да получим отговора 2, и ще умножим 4 × -2, окислителното число О, за да получим отговорът -8.
Стъпка 4. Добавете резултатите
Добавянето на продукта на вашето умножение ще ви даде окислителния номер на съединението, без да изчислявате неизвестния окислителен номер на вашия атом.
В примера Na2ТАКА4 ние, ще добавим 2 на -8, за да получим -6.
Стъпка 5. Изчислете неизвестния окислителен номер въз основа на заряда на съединението
Сега имате всичко необходимо, за да намерите неизвестни окислителни числа, използвайки проста алгебра. Създайте уравнение: отговорът ви в предишната стъпка плюс неизвестното окислително число е равно на общия заряд на съединението. С други думи: (Количество на познатото окислително число) + (неизвестно окислително число, което се търси) = (заряд на съединението).
-
В примера Na2ТАКА4 ние ще го решим, както следва:
- (сума на известния окислителен номер) + (неизвестен окислителен номер, който се търси) = (заряд на съединението)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S има окислително число
Стъпка 6. в На2ТАКА4.
Съвети
- Атомите в елементарна форма винаги имат окислително число 0. Едноатомният йон има окислително число, равно на неговия заряд. Металът 1А в своята елементарна форма, като водород, литий и натрий, има окислително число +1; 2А метали в елементарна форма, като магнезий и калций, имат окислително число +2. И водородът, и кислородът имат две различни степени на окисляване, които могат да зависят от връзката.
- В съединението сумата от всички окислителни числа трябва да е равна на 0. Ако йон има 2 атома, например, сумата от окислителните числа трябва да е равна на заряда на йона.
- Много е полезно да знаете как да четете периодичната таблица на елементите и местоположението на метали и неметали.
