Oksüdatsiooniastmed
Oksüdatsiooniaste on formaalne bookkeeping quantity, millega määratakse bonding electrons elektronegatiivsemale aatomile ja jälgitakse redox changes'e. See ei ole üldjuhul sama mis tegelik partial atomic charge molekulis või tahkes aines.
Põhireeglid
Vaba element on oxidation state 0. Monatomic ion'i oxidation state võrdub ion charge'iga.
Neutral compound'is on oxidation states summa 0; polyatomic ion'is võrdub summa total ionic charge'iga.
Tüüpilised väärtused
Fluorine on peaaegu alati −1. Oxygen tavaliselt −2 ja hydrogen tavaliselt +1, kui ta on seotud electronegative nonmetal'iga.
Need on reeglid koos eranditega, mitte absoluutsed füüsikalised laengud.
Tulemus
Tulemus:
Arvutusnäited
H₂SO₄ puhul 2(+1)+x+4(−2)=0, seega S=+6.
MnO₄⁻ puhul x+4(−2)=−1, seega Mn=+7.
O ja H erandid
Peroxide H₂O₂-s on O oxidation state −1. Superoxide'ides võib average O state olla −1/2.
Metal hydride NaH-s on hydrogen −1, mitte +1.
Variable states
Transition metals näitavad mitut oxidation state'i, sest ns ja d electrons võivad bonding'us eri määral osaleda.
Fe²⁺/Fe³⁺ ja Cu⁺/Cu²⁺ on tavapärased näited, kuid stability sõltub ligands, solvent, lattice ja redox conditions.
Oxidation state vs formal charge
Formal charge jagab bonding electrons võrdselt kahe bonded atom'i vahel; oxidation state määrab need elektronegatiivsemale aatomile.
Seetõttu võivad need kaks formaalset arvu samas molekulis erineda.
Redox
Oxidation tähendab oxidation state'i suurenemist ja reduction selle vähenemist.
See on väga kasulik electron-transfer bookkeeping, kuid formal oxidation state'i ei tohi automaatselt tõlgendada mõõdetud atomic charge'ina.
Formalism ja mõõdetav electron density
Spectroscopy, magnetism ja bond lengths võivad toetada, et metal center on rohkem oxidized või reduced, kuid integer oxidation state ei ole tavaliselt otse mõõdetud charge.
Mixed-valence solid'is võib stoichiometry anda fractional average oxidation state'i, samal ajal kui tegelikud electrons võivad olla localized või delocalized. Formal bookkeeping ja quantum electron density vastavad eri küsimustele.
Redox-võrrandites kasutamine
Oxidation-state muutus aitab leida, mitu elektroni on formal redox bookkeeping'us üle antud. Kui Mn muutub +7→+2, vastab see viie elektroni reduction'ile ühe Mn kohta.
Pärast oxidation numbers'i kasutamist tuleb reaction equation siiski tasakaalustada nii aatomite kui charge'i järgi. Õige oxidation-state muutus üksi ei garanteeri tasakaalus võrrandit.
Lahendatud näide
H₂SO₄
S oxidation state?
Lahendus
+6.
MnO₄⁻
Mn oxidation state?
Lahendus
+7.
H₂O₂
O oxidation state?
Lahendus
−1.