Jak znaleźć liczby utleniania

Zawartość

• etapy
• Część 1 Określanie liczb utleniania na podstawie reguł chemicznych
• Część 2 Określić liczby utlenienia atomów, które nie są zgodne z określonymi regułami

W chemii terminy „utlenianie” i „redukcja” odnoszą się do reakcji, w których atom (lub grupa atomów) odpowiednio traci lub zyskuje elektrony. Liczby utleniania to liczby przypisane do atomów (lub grup atomów), które pomagają chemikom wiedzieć, ile elektronów można przenieść i czy odczynnik ulega utlenieniu lub redukcji podczas reakcji. Proces przydzielania atomom liczby atomizacji może być prosty lub bardzo skomplikowany, w zależności od ładunku atomów i składu chemicznego cząsteczek, do których należą. Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawy, niektóre atomy mogą mieć więcej niż dwie liczby utlenienia. Na szczęście ustalenie liczby utleniania jest regulowane przez dobrze zdefiniowane reguły, które są łatwe do wdrożenia, chociaż może być przydatna znajomość chemii i algebry.

etapy

Część 1 Określanie liczb utleniania na podstawie reguł chemicznych

1. 
   

   
   Sprawdź, czy produkt, nad którym pracujesz, jest atomem elementarnym. Liczba utlenienia atomów elementarnych, wolnych i niepołączonych z innymi pierwiastkami, wynosi zawsze 0. Dotyczy to atomów, których postać elementarna składa się z tego prostego atomu, ale także atomów, których postać elementarna jest dwuatomowy lub wieloatomowy.
   • Na przykład Al_(S) i Cl₂ oba mają liczbę utlenienia równą 0, ponieważ są w elementarnej, niepołączonej formie.
   • Zauważ, że pierwiastkowa postać siarki, S₈lub oktasiarka, chociaż nieregularna, ma również liczbę utlenienia równą 0.

2. 
   

   
   
   
   Określ, czy dany produkt jest w formie zjonizowanej. Liczba utlenienia jonów jest równa ich ładunkowi. Dotyczy to jonów, które nie są połączone z innymi pierwiastkami, ale także jonów, które są częścią związku jonowego.
   • Na przykład liczba utlenienia jonu Cl wynosi -1.
   • Posiada jon Cl zawsze liczba utlenienia -1, gdy jest częścią związku NaCl. Ponieważ ładunek jonu Na z definicji wynosi +1, wiemy, że ładunek jonu Cl wynosi -1. Zatem jego liczba utlenienia wynosi zawsze -1.

3. 
   

   
   W przypadku jonów metali może istnieć kilka liczb utlenienia. Wiele metalowych elementów ma więcej niż jeden ładunek. Na przykład żelazo (Fe) może być w formie zjonizowanej z ładunkiem +2 lub +3. Ładunki jonów metali (a zatem ich liczby utlenienia) można wyznaczyć jako funkcję ładunków innych atomów związku, którego są one częścią, lub też przy użyciu liczb rzymskich, gdy informacja jest zapisana w postaci e (jako w zdaniu: „Ładunek jonu żelaza (III) wynosi +3”).
   • Weźmy przykład związku zawierającego jon glinowo-metalowy. Związek AlCl₃ ma ogólny ładunek równy 0. Wiemy, że jony Cl mają ładunek -1 i że w związku są 3, więc jon Al musi mieć ładunek +3, aby ogólny ładunek wszystkich jonów jest równe 0. Dlatego liczba utlenienia Al wynosi +3.

4. 
   

   
   
   
   Przypisz tlenowi liczbę utlenienia -2 (z wyjątkami). w najbardziej W niektórych przypadkach atomy tlenu mają liczbę utlenienia -2. Istnieją jednak wyjątki od tej reguły:
   • Gdy tlen jest w stanie elementarnym (O₂), jego liczba utlenienia wynosi 0, tak jak w przypadku wszystkich atomów elementarnych.
   • Gdy tlen jest częścią nadtlenek, wówczas jego liczba utlenienia wynosi -1. Nadtlenki to klasa związków, które mają proste wiązanie tlen-tlen (lub anion nadtlenkowy)₂). Na przykład w cząsteczce H₂O₂ (nadtlenek wodoru) liczba utlenienia tlenu (i jego ładunku) wynosi -1.
   • Gdy tlen wiąże się z fluorem, jego liczba utlenienia wynosi +2. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj zasady dotyczące fluoru w dalszej części tego artykułu.

5. 
   

   
   Przypisz liczbę utlenienia +1 do wodoru (z wyjątkami). Jeśli chodzi o tlen, liczba utleniania wodoru podlega wyjątkowym przypadkom. Zasadniczo liczba utleniania wodoru wynosi +1 (chyba że znowu jest w postaci elementarnej, H₂). Jednak w przypadku specjalnych tak zwanych związków hybrydowych wodór ma liczbę utlenienia równą -1.
   • Na przykład w cząsteczce H₂O, wiemy, że wodór ma liczbę utlenienia +1, ponieważ tlen ma ładunek -2 i potrzebujemy ładunków 2 + 1, aby całkowity ładunek związku wynosił 0.Jednak w hybrydowej postaci wodorotlenku sodu NaH wodór ma liczbę utlenienia -1, ponieważ jony Na mają ładunek +1; dlatego, aby całkowity ładunek związku wynosił zero, ładunek wodoru (a tym samym jego liczba utlenienia) musi być równy -1.

6. 
   

   
   Fluor ma zawsze liczba utlenienia -1. Jak już wspomniano, liczba utleniania niektórych pierwiastków może się różnić z wielu powodów (dotyczy to jonów metali, atomów tlenu w nadtlenkach itp.). Jednak fluor ma liczbę utleniania -1 i to się nigdy nie zmienia. Wynika to z faktu, że fluor jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem - innymi słowy, jest to pierwiastek, który ma najmniejszą szansę na przekazanie jednego ze swoich elektronów i najprawdopodobniej przyjmie lub elektron (y) innego elementu. Dlatego jego ładunek się nie zmienia.

7. 
   

   
   Rozważ liczbę utlenienia związku jako równą ładunku tego związku. Suma liczb utlenienia wszystkich atomów związku musi być równa ładunkowi tego związku. Na przykład, jeśli związek nie jest naładowany, suma liczb utlenienia wszystkich jego atomów musi być równa 0; jeśli związek jest jonem ładunku wieloatomowego -1, wówczas suma liczb utlenienia musi wynosić -1 i tak dalej.
   • Jest to dobry sposób na sprawdzenie, czy dobrze wykonałeś swoją pracę - jeśli suma liczb utlenienia twojego związku nie jest równa całkowitej ilości twojego związku, możesz być pewien, że popełniłeś błąd. gdzieś przy określaniu liczby utleniania.

Część 2 Określić liczby utlenienia atomów, które nie są zgodne z określonymi regułami

1. 
   

   
   Znajdź atomy, które nie mają reguł przypisywania numerów utlenienia. W przypadku niektórych atomów nie ma konkretnej zasady określania ich liczby utlenienia. Jeśli twój atom nie pojawia się w poprzednich akapitach i nie jesteś pewien jego ładunku (jeśli na przykład jest on częścią większego związku, a jego indywidualny ładunek nie został ci przekazany), możesz znajdź liczbę utlenienia atomu postępując przez eliminację. Najpierw określ liczbę utleniania każdego z pozostałych atomów związku, a następnie określ liczbę atomów, które Cię interesują, na podstawie całkowitego ładunku związku.
   • Na przykład w związku Na₂SO₄, ładunek siarki (S) jest nieznany - wszystko, co możemy powiedzieć, to to, że jego ładunek jest różny od 0, ponieważ nie jest w postaci elementarnej. Dobrym kandydatem jest zastosowanie tej algebraicznej metody określania liczby utlenienia.

2. 
   

   
   Znajdź numery utlenienia innych pierwiastków związku. Stosując chemiczne reguły określania liczby utleniania, znajdź liczby utleniania innych atomów związku. Zwróć uwagę na wyjątkowe przypadki atomów O, H itp.
   • Zgodnie z zasadami chemicznymi przedstawionymi w poprzednim rozdziale wiemy, że w związku Na₂SO₄ jony Na mają ładunek (a zatem liczbę utlenienia) +1, a atomy tlenu mają liczbę utlenienia -2.

3. 
   

   
   Dla każdego atomu pomnóż ich liczbę przez liczbę utleniania. Teraz, gdy znamy liczby utlenienia wszystkich naszych atomów oprócz atomu będącego przedmiotem zainteresowania, musimy wziąć pod uwagę, że niektóre z tych atomów mogą pojawiać się w związku więcej niż jeden raz. Pomnóż współczynnik liczbowy każdego atomu (zapisany w indeksie po symbolu chemicznym atomu w związku) przez jego liczbę utlenienia.
   • W związku Na₂SO₄wiemy, że są 2 atomy Na i 4 atomy O. Więc musimy pomnożyć +1 (liczbę utlenienia Na) przez 2, aby otrzymać wynik 2, a następnie pomnożyć -2 (liczba utlenienie O) o 4, aby uzyskać wynik -8.

4. 
   

   
   Dodaj wyniki. Dodaj wyniki swoich multiplikacji, aby uzyskać liczbę utlenienia bez weź pod uwagę liczbę utleniania interesującego nas atomu.
   • W przykładzie Na₂SO₄, konieczne byłoby dodanie 2 i -8, aby uzyskać -6.

5. 
   

   
   Obliczyć nieznaną liczbę utleniania na podstawie ładunku związku. Masz teraz wszystkie informacje potrzebne do znalezienia interesującego nas numeru utlenienia za pomocą prostych reguł algebraicznych. Ustal równanie, zgodnie z którym wyniki poprzednich etapów plus nieznana liczba utlenienia są równe całkowitemu ładunkowi związku. Innymi słowy: (Suma znanych liczb utlenienia) + (nieznana liczba utlenienia) = (ładunek związku).
   • Biorąc przykład Na₂SO₄Oto jak to zrobić:
     • (Suma znanych liczb utlenienia) + (nieznana liczba utlenienia) = (ładunek związku)
     • -6 + S = 0
     • S = 0 + 6
     • S = 6. Liczba utlenienia S jest równa 6 w związku Na₂SO₄.