NUMĂRUL DE OXIDARE: CONCEPT, CUM SĂ-L SCOATĂ ȘI EXEMPLE - CHIMIE

Numărul de oxidare , numit și stare de oxidare, este unul care descrie câștigul sau pierderea electronilor într-un atom, presupunând că compusul din care face parte are un caracter pur ionic. Prin urmare, atunci când vorbim despre numărul de oxidare, se presupune că toți atomii se găsesc ca ioni care interacționează electrostatic.

Deși imaginea reală este mai complicată decât a avea ioni peste tot, numărul de oxidare este cu adevărat util pentru interpretarea reacțiilor de reducere a oxidului (redox). Modificarea acestor numere dezvăluie ce specii au fost oxidate sau pierdute electroni sau dacă electronii au fost redusi sau câștigați.

Stratul de oxid care acoperă ornamente și statui din fier este format dintr-o parte din anioni O2, unde oxigenul are un număr de oxidare de -2. Sursa: Dracénois

Sarcina ionică a unui ion monatomic se potrivește cu numărul său de oxidare. De exemplu, anionul de oxid, O ^2- , unul dintre cele mai abundente găsite în nenumărate minerale, are un număr de oxidare de -2. Acest lucru este interpretat după cum urmează: are doi electroni în plus față de atomul de oxigen din starea O.

Numerele de oxidare se calculează cu ușurință dintr-o formulă moleculară și sunt adesea mai utile și relevante atunci când vine vorba de compuși anorganici ambalați de ioni. Între timp, în chimia organică nu are aceeași importanță, deoarece aproape toate legăturile sale sunt esențialmente covalente.

Cum se obține numărul de oxidare?

electroneutralității

Suma sarcinilor ionice dintr-un compus trebuie să fie egală cu zero pentru ca acesta să fie neutru. Doar ionii pot avea sarcini pozitive sau negative.

Prin urmare, se presupune că suma numerelor de oxidare trebuie să fie egală cu zero. Reținând acest lucru și efectuând unele calcule aritmetice, putem extrage sau determina numărul de oxidare al unui atom din orice compus.

Valencia

Valențele nu sunt fiabile pentru a determina numărul de oxidare al unui atom, deși există mai multe excepții. De exemplu, toate elementele din grupa 1, metalele alcaline, au o valență de 1 și, prin urmare, un număr de oxidare invariabil de +1. La fel se întâmplă și cu metalele alcaline de pământ, cu cele din grupa 2, cu un număr de oxidare de +2.

Rețineți că numerele de oxidare pozitive sunt întotdeauna precedate de simbolul „+”: +1, +2, +3 etc. Și în același mod negativele: -1, -2, -3 etc.

Reguli generale

Există câteva reguli generale care trebuie luate în considerare la determinarea numărului de oxidare:

-Numărul de oxidare pentru oxigen și sulf este -2: O ^2- și S ^2-

-Elementele pure au numărul de oxidare de 0: Fe ⁰ , P ₄⁰ , S ₈⁰

-Atomul de hidrogen, în funcție de cine este legat, are un număr de oxidare de +1 (H ⁺ ) sau -1 (H ^- )

-Halogenii, atâta timp cât nu sunt legați de oxigen sau fluor, au un număr de oxidare de -1: F ^- , Cl ^- , Br ^- și I ^-

-Pentru un ion poliatomic, cum ar fi OH ^- , suma numerelor de oxidare nu trebuie să fie egală cu zero, ci cu încărcarea ionului, care ar fi -1 pentru OH ^- (O ^2- H ⁺ ) ^-

-Metalele în condiții obișnuite au un număr pozitiv de oxidare

Operatii aritmetice

Să presupunem că avem de compus PBCO ₃ . Dacă identificăm anionul carbonat, CO ₃^2- , calculul tuturor numerelor de oxidare va fi simplu. Începem cu același carbonat, știind că numărul de oxidare a oxigenului este -2:

(C ^x O ₃^2- ) ^2-

Suma numerelor de oxidare trebuie să fie egală cu -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Prin urmare, numărul de oxidare a carbonului este +4:

(C ⁴⁺ O ₃^2- ) ^2-

PbCO ₃ ar arăta acum:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃^2-

Din nou, adăugăm numerele de oxidare astfel încât acestea să fie egale cu zero:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

Prin urmare, plumbul are un număr de oxidare de +2, deci se presupune că există ca cation Pb ²⁺ . De fapt, nici măcar nu a fost necesar să se facă acest calcul, deoarece știind că carbonatul are o sarcină de -2, plumb, contraionul său trebuie să aibă în mod necesar o sarcină de +2 pentru a exista electroneutralitate.

Exemple

Câteva exemple de numere de oxidare pentru diferite elemente în compuși diferiți vor fi menționate mai jos.

Oxigen

Toți oxizii metalici au oxigen ca O ^2- : CaO, FeO, Cr ₂ O ₃ , BeO, Al ₂ O ₃ , PbO ₂ , etc. Cu toate acestea, în anion peroxid, O ₂² , fiecare atom de oxigen are un număr de oxidare -1. De asemenea, în anionul superoxid, O ₂^- , fiecare atom de oxigen are un număr de oxidare de -1/2.

Pe de altă parte, când oxigenul se leagă de fluor dobândește numere pozitive de oxidare. De exemplu, în difluorura de oxigen, OF ₂ , oxigenul are un număr de oxidare pozitiv. Care? Știind că fluorul este -1 avem:

O ^x F ₂^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Astfel, oxigenul are un număr de oxidare de +2 (O ²⁺ ) în OF ₂ (O ²⁺ F ₂^- ).

Azot

Numerele principale de oxidare ale azotului sunt -3 (N ^3- H ₃⁺¹ ), +3 (N ³⁺ F ₃^- ) și +5 (N ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

Clor

Unul dintre principalele numere de oxidare pentru clor este -1. Dar totul se schimbă atunci când se combină cu oxigen, azot sau fluor, elemente mai electronegative. Când se întâmplă acest lucru, ea dobândește numere de oxidare pozitive, cum ar fi: +1 (N ^3- CI ₃⁺ , CI ⁺ F ^- , Cl ₂⁺ O ² ), +2, +3 (ClO ₂^- ), +4, +5 (ClO ₂⁺ ), 6 și +7 (Cl ₂⁷⁺ O ₇² ).

Potasiu

Potasiul în toți compușii săi are un număr de oxidare de +1 (K ⁺ ); Cu excepția cazului în care este o condiție foarte specială, unde poate dobândi un număr de oxidare de -1 (K ^- ).

Sulf

Cazul de sulf este similar cu cel al clorului: are un număr de oxidare de -2, atâta timp cât nu se combină cu oxigenul, fluorul, azotul sau același clor. De exemplu, celelalte numere de oxidare ale voastre sunt: -1, +1 (S ₂⁺¹ Cl ₂^- ), +2 (S ²⁺ Cl ₂^- ), +3 (S ₂ O ₄^2- ), +4 ( S ⁴⁺ O ₂^2- ), +5 și +6 (S ⁶⁺ O ₃^2- ).

Carbon

Principalele stări de oxidare ale carbonului sunt -4 (C ^4- H ₄⁺ ) și +4 (C ⁴⁺ O ₂^2- ). Aici începem să vedem eșecul acestui concept. Nici în metan, CH ₄ , și nici în dioxid de carbon, CO ₂ , nu avem de carbon ca C ⁴ sau C ⁴⁺ ioni , respectiv, ci mai degrabă formează legături covalente.

Alte numere de oxidare pentru carbon, cum ar fi -3, -2, -1 și 0, se găsesc în formulele moleculare ale unor compuși organici. Cu toate acestea, și din nou, nu este foarte valid să presupunem sarcini ionice pe atomul de carbon.

Meci

Și în final, principalele numere de oxidare ale fosforului sunt -3 (Ca ₃²⁺ P ₂^3- ), +3 (H ₃⁺ P ³⁺ O ₃^2- ) și +5 (P ₂⁵⁺ O ₅^2- ).

Referințe

Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
Clark J. (2018). Stări de oxidare (numere de oxidare). Recuperat din: chemguide.co.uk
Wikipedia. (2020). Stare de oxidare. Recuperat de la: en.wikipedia.org
Dr. Kristy M. Bailey. (Sf). Alocarea numerelor de oxidare. Recuperat din: occc.edu

NUMĂRUL DE OXIDARE: CONCEPT, CUM SĂ-L SCOATĂ ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025