Sådan finder du oxidationsnumre: 12 trin (med billeder)

Indholdsfortegnelse:

Sådan finder du oxidationsnumre: 12 trin (med billeder)
Sådan finder du oxidationsnumre: 12 trin (med billeder)

Video: Sådan finder du oxidationsnumre: 12 trin (med billeder)

Video: Sådan finder du oxidationsnumre: 12 trin (med billeder)
Video: Jobsamtale - Sådan stiller du gode spørgsmål til din kommende arbejdsgiver 2024, Marts
Anonim

I kemi refererer udtrykkene "oxidation" og "reduktion" til reaktioner, hvor et atom (eller en gruppe af atomer) henholdsvis taber eller får elektroner. Oxidationstal er tal, der er tildelt atomer (eller grupper af atomer), der hjælper kemikere med at holde styr på, hvor mange elektroner der er tilgængelige til overførsel, og om givne reaktanter oxideres eller reduceres i en reaktion. Processen med at tildele oxidationstal til atomer kan variere fra bemærkelsesværdigt enkel til noget kompleks, baseret på atomernes ladning og den kemiske sammensætning af de molekyler, de er en del af. For at komplicere sager kan nogle elementer have mere end et oxidationstal. Heldigvis er tildelingen af oxidationstal styret af veldefinerede, let at følge regler, selvom kendskab til grundlæggende kemi og algebra vil gøre navigation af disse regler meget lettere.

Trin

Del 1 af 2: Tildeling af oxidationsnumre baseret på kemiske regler

Find oxidationsnumre Trin 1
Find oxidationsnumre Trin 1

Trin 1. Bestem, om det pågældende stof er elementært

Frie, ukombinerede elementatomer har altid et oxidationstal på 0. Dette gælder både for atomer, hvis grundform består af et ensomt atom, såvel som atomer, hvis grundform er diatomisk eller polyatomisk.

  • For eksempel Al(s) og Cl2 begge har oxidationstal på 0, fordi de er i deres ukombinerede elementære former.
  • Bemærk, at svovlens grundform, S8, eller octasulfur, selvom det er uregelmæssigt, har også et oxidationstal på 0.
Find oxidationsnumre Trin 2
Find oxidationsnumre Trin 2

Trin 2. Bestem, om det pågældende stof er en ion

Ioner har oxidationstal svarende til deres ladning. Dette gælder både for ioner, der ikke er bundet til andre elementer, såvel som for ioner, der udgør en del af en ionisk forbindelse.

  • For eksempel er ion Cl- har et oxidationstal på -1.
  • Cl -ion har stadig et oxidationstal på -1, når det er en del af forbindelsen NaCl. Fordi Na+ ion har per definition en ladning på +1, vi ved, at Cl- ion har en ladning på -1, så dens oxidationstal er stadig -1.
Find oxidationsnumre Trin 3
Find oxidationsnumre Trin 3

Trin 3. Ved, at flere oxidationstal er mulige for metalioner

Mange metalliske elementer kan have mere end en opladning. For eksempel kan metaljernet (Fe) være en ion med en ladning på enten +2 eller +3. Metallioners ladninger (og dermed oxidationstal) kan bestemmes enten i forhold til ladninger af andre atomer i forbindelsen, de er en del af, eller, når de skrives i tekst, med romertal (som i sætningen " jern (III) ion har en ladning på +3. ").

Lad os f.eks. Undersøge en forbindelse, der indeholder den metalliske aluminiumion. Forbindelsen AlCl3 har en samlet afgift på 0. Fordi vi ved, at Cl- ioner har en ladning på -1, og der er 3 Cl- ioner i forbindelsen, skal Al -ion have en ladning på +3, så den samlede ladning af alle ionerne tilføjer til 0. Als oxidationsnummer er således +3 i denne forbindelse.

Find oxidationsnumre Trin 4
Find oxidationsnumre Trin 4

Trin 4. Tildel et oxidationstal på -2 til oxygen (med undtagelser)

I næsten alle tilfælde har iltatomer oxidationstal på -2. Der er et par undtagelser fra denne regel:

  • Når ilt er i sin elementære tilstand (O2), dets oxidationstal er 0, som det er tilfældet for alle elementære atomer.
  • Når ilt er en del af et peroxid, er dets oxidationstal -1. Peroxider er en klasse af forbindelser, der indeholder en oxygen-oxygen-enkeltbinding (eller peroxidanionen O2-2). For eksempel i molekylet H2O2 (hydrogenperoxid), ilt har et oxidationstal (og en ladning) på -1.
  • Når ilt er en del af et superoxid, er dets oxidationstal -1⁄2. Superoxider indeholder superoxidanionen O2-.
  • Når ilt er bundet til fluor, er dets oxidationstal +2. Se fluorreglen herunder for mere information. Der er dog en undtagelse: i (O2F2), oxidationstallet for ilt er +1.
Find oxidationsnumre Trin 5
Find oxidationsnumre Trin 5

Trin 5. Tildel et oxidationstal på +1 til hydrogen (med undtagelser)

Ligesom ilt er brintens oxidationsnummer underlagt særlige tilfælde. Generelt har hydrogen et oxidationstal på +1 (medmindre det som ovenfor er i sin elementære form, H2). I tilfælde af særlige forbindelser kaldet hydrider har hydrogen imidlertid et oxidationstal på -1.

For eksempel i H2O, vi ved, at brint har et oxidationstal på +1, fordi ilt har en ladning på -2, og vi har brug for to +1 ladninger for at få forbindelsens ladninger til at ligge op til nul. I natriumhydrid, NaH, har hydrogen imidlertid et oxidationstal på -1, fordi Na+ ion har en ladning på +1, og for forbindelsens samlede ladning til nul skal hydrogens ladning (og dermed oxidationstal) være -1.

Find oxidationsnumre Trin 6
Find oxidationsnumre Trin 6

Trin 6. Fluor har altid et oxidationstal på -1

Som nævnt ovenfor kan oxidationstallene for visse grundstoffer variere for flere faktorer (metalioner, oxygenatomer i peroxider osv.) Fluor har imidlertid et oxidationstal på -1, som aldrig ændres. Dette skyldes, at fluor er det mest elektronegative element-med andre ord er det det element, der mindst sandsynligt vil opgive nogen af sine egne elektroner og sandsynligvis tage et andet atom. Derfor ændres dens gebyr ikke.

Find oxidationsnumre Trin 7
Find oxidationsnumre Trin 7

Trin 7. Indstil oxidationstallene i en forbindelse svarende til en forbindelses ladning

Oxidationstallene for alle atomer i en forbindelse skal være op til ladningen af denne forbindelse. For eksempel, hvis en forbindelse ikke har ladning, skal oxidationstallene for hvert af dets atomer tilføje op til nul; hvis forbindelsen er en polyatomisk ion med en ladning på -1, skal oxidationstallene tilføje op til -1 osv.

Dette er en god måde at kontrollere dit arbejde på - hvis oxidationen i dine forbindelser ikke svarer til ladningen af din forbindelse, ved du, at du har tildelt en eller flere forkert

Del 2 af 2: Tildeling af numre til atomer uden regler for oxidationstal

Find oxidationsnumre Trin 8
Find oxidationsnumre Trin 8

Trin 1. Find atomer uden regler for oxidationstal

Nogle atomer har ikke specifikke regler for de oxidationstal, de kan have. Hvis dit atom ikke vises i ovenstående regler, og du er usikker på, hvad dets ladning er (hvis det f.eks. Er en del af en større forbindelse og dermed ikke viser den individuelle ladning), kan du finde atomets oxidationsnummer efter proces af eliminering. Først bestemmer du oxidationen af hvert andet atom i forbindelsen, derefter løser du simpelthen det ukendte baseret på forbindelsens samlede ladning.

For eksempel i forbindelsen Na24, ladningen af svovl (S) er ukendt - den er ikke i sin elementære form, så den er ikke 0, men det er alt, hvad vi ved. Dette er en god kandidat til denne metode til bestemmelse af algebraisk oxidationstal.

Find oxidationsnumre Trin 9
Find oxidationsnumre Trin 9

Trin 2. Find det kendte oxidationsnummer for de andre elementer i forbindelsen

Ved hjælp af reglerne for tildeling af oxidationsnummer tildeles oxidationsnumre til de andre atomer i forbindelsen. Vær på udkig efter eventuelle ekstraordinære tilfælde for O, H osv.

I Na24, ved vi, baseret på vores regelsæt, at Na -ion har en ladning (og dermed oxidationstal) på +1, og at oxygenatomerne har oxidationstal på -2.

Find oxidationsnumre Trin 10
Find oxidationsnumre Trin 10

Trin 3. Gang antallet af hvert atom med dets oxidationsnummer

Nu hvor vi kender oxidationsnummeret for alle vores atomer undtagen det ukendte, skal vi tage højde for, at nogle af disse atomer kan forekomme mere end én gang. Multiplicer hvert atoms numeriske koefficient (skrevet i abonnement efter atomets kemiske symbol i forbindelsen) med dets oxidationsnummer.

I Na24, vi ved, at der er 2 Na -atomer og 4 O -atomer. Vi ville gange 2 × +1, oxidationstallet for Na, for at få et svar på 2, og vi ville gange 4 × -2, oxidationstallet for O, for at få et svar på -8.

Find oxidationsnumre Trin 11
Find oxidationsnumre Trin 11

Trin 4. Tilføj resultaterne sammen

Ved at tilføje resultaterne af dine multiplikationer sammen får forbindelsens nuværende oxidationsnummer uden at tage hensyn til oxidationstallet for dit ukendte atom.

I vores Na24 eksempel ville vi tilføje 2 til -8 for at få -6.

Find oxidationsnumre Trin 12
Find oxidationsnumre Trin 12

Trin 5. Beregn det ukendte oxidationstal baseret på forbindelsens ladning

Du har nu alt, hvad du har brug for for at finde dit ukendte oxidationsnummer ved hjælp af simpel algebra. Angiv en ligning, der har dit svar fra det foregående trin plus det ukendte oxidationstal svarende til forbindelsens samlede ladning. Med andre ord: (sum af kendte oxidationstal) + (ukendt oxidationsnummer, du løser for) = (ladning af forbindelsen).

  • I vores Na24 eksempel, ville vi løse som følger:

    • (Summen af kendte oxidationstal) + (ukendt oxidationsnummer, du løser for) = (ladning af forbindelsen)
    • -6 + S = 0
    • S = 0 + 6
    • S = 6. S har et oxidationstal på

      Trin 6. i Na24.

Tips

  • I en forbindelse skal summen af alle oxidationstallene være lig med 0. Hvis der for eksempel er en ion, der har 2 atomer, skal summen af oxidationstallene svare til ionladningen.
  • Det er meget nyttigt at vide, hvordan man læser et periodisk system med elementer, og hvor metaller og ikke -metaller er placeret.
  • Atomer i deres elementære form har altid et oxidationstal på 0. En monatomisk ion har et oxidationstal svarende til dets ladning. Gruppe 1 -metaller i grundformen, såsom hydrogen, lithium og natrium, har et oxidationstal på +1; gruppe 2 -metaller i deres elementære form, såsom magnesium og calcium, har et oxidationstal på +2. Både hydrogen og ilt har en mulighed for 2 forskellige oxidationstal, afhængigt af hvad de er bundet.
  • At huske en af de to følgende mnemonics kan være en hjælp til at bestemme forskellen mellem oxidation og reduktion:

    • OIL RIG- Oxidation er tab (af elektroner), reduktion er gevinst (af elektroner) eller
    • LEO GER- Tab af elektroner- Oxidation, forstærkning af elektroner- Reduktion
    • Atomer i metaller har en tendens til at miste elektroner for at danne positive ioner (oxidation)
    • Atomer af ikke-metaller har en tendens til at få elektroner til at danne negative ioner (reduktion).
    • Eksisterende ioner kan også få eller tabe elektroner for at blive en ion med en anden ladning eller et atom med en neutral ladning.

Anbefalede: