Αριθμοί οξείδωσης
Ο αριθμός οξείδωσης είναι επίσημη τήρηση βιβλίων εργαλείο: αποδίδει σύνδεση ηλεκτρονίων στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο σύμφωνα με κανόνες και επιτρέπει να παρακολουθούμε αλλαγές οξειδοαναγωγής. Δεν είναι γενικά το πραγματικό μερική χρέωση ενός άτομο μέσα σε μόριο ή στερεά.
Βασικοί κανόνες
Ελεύθερο στοιχείο έχει κατάσταση οξείδωσης 0. Σε μονοατομικό ιόν ο αριθμός οξείδωσης ισούται με το ιοντικό φορτίο.
Το άθροισμα καταστάσεις οξείδωσης σε ουδέτερη ένωση είναι 0, ενώ σε πολυατομικό ιόν ισούται με το συνολικό ιοντικό φορτίο.
Συνήθη αναθέσεις
Φθόριο είναι σχεδόν πάντα −1. Οξυγόνο είναι συνήθως −2, υδρογόνο συνήθως +1 με αμέταλλα.
Αυτοί είναι κανόνες με εξαιρέσεις, όχι φυσικές σταθερές για κάθε ένωση.
Αποτέλεσμα
Αποτέλεσμα:
Υπολογιστικό παράδειγμα
Στο H₂SO₄: 2(+1)+x+4(−2)=0, άρα θειάφι x=+6.
Στο MnO₄⁻: x+4(−2)=−1, άρα Mn=+7.
Εξαιρέσεις οξυγόνο/υδρογόνο
Σε υπεροξείδια όπως H₂O₂, κάθε O έχει −1, όχι −2. Σε υπεροξείδια η μέση ανάθεση μπορεί να είναι −1/2.
Σε υδρίδια μετάλλων όπως NaH, υδρογόνο έχει −1 επειδή Na είναι λιγότερο ηλεκτραρνητικό.
Μεταβλητές καταστάσεις
Μεταβατικά μέταλλα εμφανίζουν συχνά πολλούς καταστάσεις οξείδωσης επειδή ns και d ηλεκτρόνια μπορούν να συμμετέχουν διαφορετικά σε συγκόλληση.
Fe²⁺ και Fe³⁺, Cu⁺ και Cu²⁺ είναι κοινά παραδείγματα, αλλά σταθερότητα εξαρτάται από συνδέτες, διαλύτη, πλέγμα και περιβάλλον οξειδοαναγωγής.
Κατάσταση οξείδωσης και επίσημη χρέωση
Επίσημη χρέωση μοιράζει σύνδεση ηλεκτρονίων ισότιμα ανά δεσμός, ενώ κατάσταση οξείδωσης τα αποδίδει στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο.
Οι δύο λογιστικές ποσότητες μπορούν να διαφέρουν σημαντικά στο ίδιο μόριο.
Οξειδοαναγωγική ερμηνεία
Οξείδωση είναι αύξηση κατάσταση οξείδωσης και μείωση είναι μείωση. Αυτό βοηθά να εντοπιστούν αλλαγές μεταφοράς ηλεκτρονίων και να ισοσταθμιστούν εξισώσεις οξειδοαναγωγής.
Αλλά το επίσημη κατάσταση οξείδωσης δεν πρέπει να ερμηνεύεται αυτομάτως ως μετρημένο ατομικό φορτίο. Ομοιοπολικός δεσμός μπορεί να δίνει πολύ διαφορετική πυκνότητα ηλεκτρονίων.
Πειραματική χημεία και επίσημη ανάθεση
Φασματοσκοπία, μαγνητισμός και μήκη ομολόγων μπορούν να υποστηρίξουν ότι ένα ένωση περιέχει περισσότερο οξειδώθηκε ή μειωμένο μεταλλικό κέντρο, αλλά δεν «μετρούν» απευθείας τον ακέραιο κατάσταση οξείδωσης όπως ένα φορτίο.
Σε στερεά μικτού σθένους μπορεί να χρησιμοποιείται μέση κατάσταση οξείδωσης για στοιχειομετρική τήρηση βιβλίων, ενώ η πραγματική πυκνότητα ηλεκτρονίων μπορεί να είναι εντοπισμένη ή μετατοπισμένη. Η φορμαλισμός παραμένει χρήσιμη αρκεί να μην συγχέεται με πλήρη ηλεκτρονική δομή.
Λυμένο παράδειγμα
H₂SO₄
Κατάσταση οξείδωσης του S.
Λύση
+6.
MnO₄⁻
Κατάσταση οξείδωσης του Mn.
Λύση
+7.
H₂O₂
Κατάσταση οξείδωσης κάθε O.
Λύση
−1 λόγω υπεροξείδιο.