العربيةAR⌄
حالات الأكسدة
حالة الأكسدة أداة رسمية لمحاسبة الإلكترونات، وليست قياسًا مباشرًا لشحنة الذرة داخل رابطة حقيقية. نفترض أن إلكترونات الرابطة تُسند إلى الذرة الأعلى كهرسالبية ثم نستخدم القواعد لحفظ مجموع الشحنات؛ بهذه الطريقة تصبح موازنة تفاعلات الأكسدة والاختزال منظمة وقابلة للتتبع.
القواعد الأساسية وترتيبها
العنصر الحر حالته 0، والأيون أحادي الذرة يساوي شحنته. الفلور −1 دائمًا تقريبًا، والأكسجين غالبًا −2، والهيدروجين غالبًا +1 مع اللافلزات و−1 في هيدريدات الفلزات.
شرط المجموع
مجموع حالات الأكسدة يساوي الشحنة الكلية للجزيء أو الأيون. هذا الشرط يغلق المعادلة عندما تبقى قيمة مجهولة.
الأولوية تمنع التعارض
نطبق القواعد الأكثر ثباتًا أولًا ثم نستخدم شرط المجموع. لا نفترض قيمة للأكسجين أو الهيدروجين قبل فحص الاستثناءات المعروفة.
استثناءات الأكسجين والهيدروجين
القاعدة المختصرة «O دائمًا −2 وH دائمًا +1» خاطئة.
البيروكسيدات والسوبرأكسيدات
في H₂O₂ يكون O = −1، وفي KO₂ متوسط O = −1/2، أما في OF₂ فالفلور −1 فيصبح O = +2.
الهيدريدات الفلزية
في NaH أو CaH₂ يكون H = −1 لأن الفلز أكثر كهرجابية ويُسند الزوج الرابط للهيدروجين في المحاسبة الرسمية.
الحالات المتعددة والفلزات الانتقالية
يمكن للعنصر نفسه أن يظهر عدة حالات أكسدة لأن مدارات متقاربة في الطاقة تسمح بأعداد مختلفة من الإلكترونات المشاركة.
Fe وMn أمثلة مألوفة
الحديد شائع في +2 و+3، والمنغنيز يمتد إلى حالات أعلى مثل +7 في البرمنغنات. الاستقرار يعتمد على الليغند والوسط وطاقة الشبكة أو الإماهة.
القيمة المتوسطة
في مركبات مختلطة التكافؤ قد تكون القيمة الحسابية كسرية، لكنها قد تمثل متوسط مواقع مختلفة بدل شحنة كسرية حقيقية على كل ذرة.
التغير في الحالة يكشف تفاعل redox
ارتفاع حالة الأكسدة يعني أكسدة، وانخفاضها يعني اختزال. العامل المؤكسد يُختزل، والعامل المختزل يُؤكسد.
تتبع الإلكترونات
في Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu يرتفع Zn من 0 إلى +2 وينخفض Cu من +2 إلى 0؛ انتقل إلكترونان في المحاسبة.
موازنة أنصاف التفاعلات
في مسائل أعقد نفصل الأكسدة والاختزال، نوازن الذرات والشحنة ثم نساوي عدد الإلكترونات المتبادلة قبل الجمع.
لأيون أكسجيني عادي حيث كل O = −2، أدخل عدد ذرات O والشحنة الكلية لحساب حالة الذرة المركزية.
المعنى والحدود
حالة الأكسدة عدد صحيح رسمي مفيد، لكنها لا تساوي شحنة جزئية من تحليل كثافة الإلكترون ولا تثبت أن الرابطة أيونية بالكامل.
الرابطة التساهمية القطبية
حتى في رابطة شديدة التساهمية يمكن تعريف حالة أكسدة بإسناد إلكترونات الرابطة حسب الكهرسالبية؛ هذه عملية محاسبية.
المواد غير المتمركزة. في المواد ذات الإلكترونات غير المتمركزة أو حالات التكافؤ المختلطة يجب تفسير الرقم مع البنية، لا كصورة مجهرية حرفية.
تمارين محلولة
استخدم الآلية الفيزيائية أو قواعد المحاسبة قبل تطبيق الاختصار.
الكرومات
الكرومات
الحل: في CrO₄²⁻: x + 4(−2)=−2، إذن Cr=+6.
هيدريد الصوديوم
هيدريد الصوديوم
الحل: Na في مركب أيوني متعادل هو +1، لذلك H=−1.
من +2 إلى +5
من +2 إلى +5
الحل: زيادة الحالة بثلاث وحدات تعني أكسدة رسمية وفقد ثلاثة إلكترونات لكل ذرة في موازنة الأكسدة والاختزال.