Πώς να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης

Βίντεο: ΕΛΕΑΝΑ ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΡΑ ΣΤΗΝ ΕΠΟΧΗ COVID

Περιεχόμενο

Βήματα
Μέρος 1 από 2: Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης σύμφωνα με τους νόμους της χημείας
Μέρος 2 από 2: Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης χωρίς τη χρήση των νόμων της χημείας
Συμβουλές
Τι χρειάζεσαι

Στη χημεία, οι όροι "οξείδωση" και "αναγωγή" σημαίνουν αντιδράσεις στις οποίες ένα άτομο ή μια ομάδα ατόμων χάνουν ή, αντίστοιχα, αποκτούν ηλεκτρόνια. Η κατάσταση οξείδωσης είναι μια αριθμητική τιμή που αποδίδεται σε ένα ή περισσότερα άτομα που χαρακτηρίζει τον αριθμό των αναδιανεμημένων ηλεκτρονίων και δείχνει πώς αυτά τα ηλεκτρόνια κατανέμονται μεταξύ των ατόμων κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Ο προσδιορισμός αυτής της τιμής μπορεί να είναι τόσο απλή όσο και αρκετά πολύπλοκη διαδικασία, ανάλογα με τα άτομα και τα μόρια που αποτελούνται από αυτά. Επιπλέον, τα άτομα ορισμένων στοιχείων μπορεί να έχουν διάφορες καταστάσεις οξείδωσης. Ευτυχώς, υπάρχουν απλοί σαφείς κανόνες για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης, για την ασφαλή χρήση των οποίων αρκεί να γνωρίζουμε τα βασικά της χημείας και της άλγεβρας.

Βήματα

Μέρος 1 από 2: Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης σύμφωνα με τους νόμους της χημείας

1 Προσδιορίστε εάν η εν λόγω ουσία είναι στοιχειώδης. Η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων έξω από μια χημική ένωση είναι μηδενική. Αυτός ο κανόνας ισχύει τόσο για ουσίες που σχηματίζονται από ξεχωριστά ελεύθερα άτομα, όσο και για εκείνες που αποτελούνται από δύο, ή πολυατομικά μόρια ενός στοιχείου.
- Για παράδειγμα, ο Αλ_(μικρό) και Cl₂ έχουν κατάσταση οξείδωσης 0, εφόσον και οι δύο βρίσκονται σε χημικά μη δεσμευμένη στοιχειακή κατάσταση.
- Σημειώστε ότι η αλλοτροπική μορφή θείου S₈, ή οκτάρα, παρά την άτυπη δομή του, χαρακτηρίζεται επίσης από μηδενική κατάσταση οξείδωσης.
2 Προσδιορίστε εάν η εν λόγω ουσία αποτελείται από ιόντα. Η κατάσταση οξείδωσης των ιόντων είναι ίση με το φορτίο τους. Αυτό ισχύει τόσο για τα ελεύθερα ιόντα όσο και για εκείνα που αποτελούν μέρος χημικών ενώσεων.
- Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του ιόντος Cl είναι -1.
- Η κατάσταση οξείδωσης του ιόντος Cl στη χημική ένωση NaCl είναι επίσης -1. Δεδομένου ότι το ιόν Na, εξ ορισμού, έχει φορτίο +1, συμπεραίνουμε ότι το φορτίο του ιόντος Cl είναι -1, και έτσι η κατάσταση οξείδωσης του είναι -1.
3 Λάβετε υπόψη ότι τα ιόντα μετάλλων μπορεί να έχουν διάφορες καταστάσεις οξείδωσης. Τα άτομα πολλών μεταλλικών στοιχείων μπορούν να ιονιστούν σε διαφορετικές ποσότητες. Για παράδειγμα, το φορτίο ιόντων ενός μετάλλου όπως ο σίδηρος (Fe) είναι +2 ή +3. Το φορτίο των ιόντων μετάλλων (και η κατάσταση οξείδωσης τους) μπορεί να καθοριστεί από τα φορτία ιόντων άλλων στοιχείων με τα οποία αυτό το μέταλλο είναι μέρος μιας χημικής ένωσης. στο κείμενο, αυτό το φορτίο συμβολίζεται με ρωμαϊκούς αριθμούς: για παράδειγμα, ο σίδηρος (III) έχει κατάσταση οξείδωσης +3.
- Για παράδειγμα, εξετάστε μια ένωση που περιέχει ιόν αργιλίου. Συνολικό φορτίο της ένωσης AlCl₃ είναι μηδέν.Δεδομένου ότι γνωρίζουμε ότι τα ιόντα Cl έχουν φορτίο -1 και η ένωση περιέχει 3 τέτοια ιόντα, για τη γενική ουδετερότητα της εν λόγω ουσίας, το ιόν Al πρέπει να έχει φορτίο +3. Έτσι, σε αυτή την περίπτωση, η κατάσταση οξείδωσης του αλουμινίου είναι +3.
4 Η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -2 (με ορισμένες εξαιρέσεις). Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις, τα άτομα οξυγόνου έχουν κατάσταση οξείδωσης -2. Υπάρχουν αρκετές εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα:
- Εάν το οξυγόνο βρίσκεται στη στοιχειακή κατάσταση (Ο₂), η κατάσταση οξείδωσης είναι 0, όπως στην περίπτωση άλλων στοιχειωδών ουσιών.
- Εάν το οξυγόνο είναι μέρος του υπεροξείδιο, η κατάσταση οξείδωσης είναι -1. Τα υπεροξείδια είναι μια ομάδα ενώσεων που περιέχουν έναν απλό δεσμό οξυγόνου-οξυγόνου (δηλαδή το ανιόν υπεροξειδίου Ο₂). Για παράδειγμα, στη σύνθεση του Η₂Ο₂ (υπεροξείδιο του υδρογόνου) το οξυγόνο έχει κατάσταση φόρτισης και οξείδωσης -1.
- Όταν συνδυάζεται με φθόριο, το οξυγόνο έχει κατάσταση οξείδωσης +2, διαβάστε τον κανόνα για το φθόριο παρακάτω.
5 Το υδρογόνο έχει κατάσταση οξείδωσης +1, με λίγες εξαιρέσεις. Όπως και με το οξυγόνο, υπάρχουν επίσης εξαιρέσεις. Κατά κανόνα, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1 (εάν δεν είναι στη στοιχειακή κατάσταση Η₂). Ωστόσο, σε ενώσεις που ονομάζονται υδρίδια, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1.
- Για παράδειγμα, στο Η₂O Η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1 επειδή το άτομο οξυγόνου έχει φορτίο -2, και απαιτούνται δύο φορτία +1 για τη συνολική ουδετερότητα. Παρ 'όλα αυτά, στη σύνθεση του υδριδίου του νατρίου, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι ήδη -1, αφού το ιόν Na φέρει φορτίο +1, και για τη γενική ηλεκτρική ουδετερότητα, το φορτίο του ατόμου υδρογόνου (και συνεπώς η κατάσταση οξείδωσης του) να είναι -1.
6 Φθόριο πάντα έχει κατάσταση οξείδωσης -1. Όπως ήδη σημειώθηκε, η κατάσταση οξείδωσης ορισμένων στοιχείων (ιόντα μετάλλων, άτομα οξυγόνου σε υπεροξείδια και ούτω καθεξής) μπορεί να ποικίλει ανάλογα με διάφορους παράγοντες. Η κατάσταση οξείδωσης του φθορίου, ωστόσο, είναι πάντα -1. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό το στοιχείο έχει τη μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα - με άλλα λόγια, τα άτομα φθορίου είναι τα λιγότερο πρόθυμα να διαχωριστούν με τα δικά τους ηλεκτρόνια και να προσελκύσουν πιο ενεργά ξένα ηλεκτρόνια. Έτσι, η χρέωση τους παραμένει αμετάβλητη.
7 Το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης σε μια ένωση είναι ίσο με το φορτίο της. Οι καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων που συνθέτουν μια χημική ένωση θα πρέπει να προσθέσουν το φορτίο αυτής της ένωσης. Για παράδειγμα, εάν μια ένωση είναι ουδέτερη, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης όλων των ατόμων της πρέπει να είναι μηδέν. αν η ένωση είναι ένα πολυατομικό ιόν με φορτίο -1, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης είναι -1, και ούτω καθεξής.
- Αυτή είναι μια καλή μέθοδος δοκιμής - εάν το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης δεν ισούται με το συνολικό φορτίο της ένωσης, τότε κάπου κάνετε λάθος.

Μέρος 2 από 2: Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης χωρίς τη χρήση των νόμων της χημείας

1 Βρείτε άτομα που δεν έχουν αυστηρούς κανόνες σχετικά με την κατάσταση οξείδωσης τους. Για ορισμένα στοιχεία, δεν υπάρχουν σταθεροί κανόνες για την εύρεση της κατάστασης οξείδωσης. Εάν ένα άτομο δεν ταιριάζει σε κανέναν από τους κανόνες που αναφέρονται παραπάνω και δεν γνωρίζετε το φορτίο του (για παράδειγμα, το άτομο είναι μέρος ενός συμπλέγματος και το φορτίο του δεν καθορίζεται), μπορείτε να καθορίσετε την κατάσταση οξείδωσης ενός τέτοιου ατόμου με αποκλεισμό. Αρχικά, προσδιορίστε το φορτίο όλων των άλλων ατόμων της ένωσης και, στη συνέχεια, από το γνωστό συνολικό φορτίο της ένωσης, υπολογίστε την κατάσταση οξείδωσης αυτού του ατόμου.
- Για παράδειγμα, στην ένωση Na₂ΕΤΣΙ₄ το φορτίο του ατόμου θείου (S) είναι άγνωστο - γνωρίζουμε μόνο ότι δεν είναι μηδέν, αφού το θείο δεν βρίσκεται σε στοιχειώδη κατάσταση. Αυτή η ένωση χρησιμεύει ως καλό παράδειγμα για την απεικόνιση της αλγεβρικής μεθόδου για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης.
2 Βρείτε τις καταστάσεις οξείδωσης των υπόλοιπων στοιχείων της ένωσης. Χρησιμοποιώντας τους κανόνες που περιγράφονται παραπάνω, προσδιορίστε τις καταστάσεις οξείδωσης των υπολοίπων ατόμων της ένωσης. Μην ξεχνάτε τις εξαιρέσεις στον κανόνα για O, H, και ούτω καθεξής.
- Για τον Να₂ΕΤΣΙ₄, χρησιμοποιώντας τους κανόνες μας, διαπιστώνουμε ότι το φορτίο (και ως εκ τούτου η κατάσταση οξείδωσης) του ιόντος Na είναι +1, και για καθένα από τα άτομα οξυγόνου είναι -2.
3 Πολλαπλασιάστε τον αριθμό των ατόμων με την κατάσταση οξείδωσης τους. Τώρα που γνωρίζουμε τις καταστάσεις οξείδωσης όλων των ατόμων εκτός από ένα, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη ότι μπορεί να υπάρχουν πολλά άτομα ορισμένων στοιχείων. Πολλαπλασιάστε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου (υποδεικνύεται στον χημικό τύπο της ένωσης ως υπογράφοντας το σύμβολο του στοιχείου) με την κατάσταση οξείδωσης.
- Στο Na₂ΕΤΣΙ₄ έχουμε 2 άτομα Na και 4 άτομα Ο. Έτσι, πολλαπλασιάζοντας 2 × +1, παίρνουμε την κατάσταση οξείδωσης όλων των ατόμων Na (2) και πολλαπλασιάζουμε 4 × -2 -την κατάσταση οξείδωσης των ατόμων Ο (-8).
4 Προσθέστε τα προηγούμενα αποτελέσματα. Συνοψίζοντας τα αποτελέσματα του πολλαπλασιασμού, έχουμε την κατάσταση οξείδωσης της ένωσης χωρίς λαμβάνοντας υπόψη τη συμβολή του επιθυμητού ατόμου.
- Στο παράδειγμά μας, για το Na₂ΕΤΣΙ₄ προσθέτουμε 2 και -8 και παίρνουμε -6.
5 Βρείτε την άγνωστη κατάσταση οξείδωσης από το φορτίο της ένωσης. Έχετε τώρα όλα τα δεδομένα για να υπολογίσετε εύκολα την επιθυμητή κατάσταση οξείδωσης. Γράψτε μια εξίσωση, στην αριστερή πλευρά της οποίας θα υπάρχει το άθροισμα του αριθμού που ελήφθη στο προηγούμενο βήμα υπολογισμού και της άγνωστης κατάστασης οξείδωσης, και στη δεξιά πλευρά του συνολικού φορτίου της ένωσης. Με άλλα λόγια, (Άθροισμα γνωστών καταστάσεων οξείδωσης) + (επιθυμητή κατάσταση οξείδωσης) = (φορτίο μιας ένωσης).
- Στην περίπτωσή μας, ο Να₂ΕΤΣΙ₄ η λύση μοιάζει με αυτό:
  - (Άθροισμα γνωστών καταστάσεων οξείδωσης) + (επιθυμητή κατάσταση οξείδωσης) = (σύνθετο φορτίο)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6.V Na₂ΕΤΣΙ₄ το θείο έχει κατάσταση οξείδωσης 6.

Συμβουλές

Στις ενώσεις, το άθροισμα όλων των καταστάσεων οξείδωσης πρέπει να ισούται με το φορτίο. Για παράδειγμα, εάν η ένωση είναι ένα διατομικό ιόν, το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων πρέπει να ισούται με το συνολικό ιοντικό φορτίο.
Είναι πολύ χρήσιμο να μπορείτε να χρησιμοποιείτε τον περιοδικό πίνακα και να γνωρίζετε πού βρίσκονται τα μεταλλικά και μη μεταλλικά στοιχεία σε αυτόν.
Η κατάσταση οξείδωσης των ατόμων σε στοιχειώδη μορφή είναι πάντα μηδενική. Η κατάσταση οξείδωσης ενός μόνο ιόντος είναι ίση με το φορτίο του. Τα στοιχεία της ομάδας 1Α του περιοδικού πίνακα, όπως υδρογόνο, λίθιο, νάτριο, σε στοιχειακή μορφή έχουν κατάσταση οξείδωσης +1. Η κατάσταση οξείδωσης των μετάλλων της ομάδας 2Α, όπως το μαγνήσιο και το ασβέστιο, είναι +2 σε στοιχειακή μορφή. Το οξυγόνο και το υδρογόνο, ανάλογα με τον τύπο του χημικού δεσμού, μπορούν να έχουν 2 διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης.