עבריתHE⌄
דרגות חמצון
דרגת חמצון היא שיטת חשבונאות פורמלית לאלקטרונים ולא מדידה ישירה של המטען על אטום בקשר אמיתי. מייחסים את אלקטרוני הקשר לאטום האלקטרושלילי יותר ואז דורשים שסכום הדרגות יתאים למטען הכולל; כך ניתן לעקוב באופן עקבי אחר תגובות חמצון–חיזור.
כללי יסוד וסדר יישום
יסוד חופשי הוא 0 ויון חד-אטומי שווה למטענו. פלואור כמעט תמיד −1, חמצן בדרך כלל −2 ומימן בדרך כלל +1 עם אל-מתכות ו−1 בהידרידים מתכתיים.
תנאי הסכום
סכום דרגות החמצון שווה למטען הכולל של המולקולה או היון, וכך אפשר לפתור ערך לא ידוע.
סדר עדיפויות
מיישמים קודם את הכללים הקשיחים יותר ורק אז את תנאי הסכום; לפני קביעת O או H בודקים חריגים ידועים.
חריגים של חמצן ומימן
הקיצור ״O תמיד −2 ו-H תמיד +1״ שגוי.
פרוקסידים וסופראוקסידים
ב-H₂O₂ החמצן −1, ב-KO₂ הממוצע −1/2, וב-OF₂ הפלואור −1 ולכן O הוא +2.
הידרידים מתכתיים
ב-NaH או CaH₂ המימן הוא −1 מפני שהמתכת אלקטרופוזיטיבית יותר.
מספר דרגות ואלמנטים מעבריים
לאותו יסוד עשויות להיות דרגות רבות כאשר אורביטלים קרובים באנרגיה מאפשרים מספר שונה של אלקטרונים פעילים.
Fe ו-Mn
ברזל שכיח ב-+2 וב-+3; מנגן מגיע גם ל-+7 בפרמנגנט. היציבות תלויה בליגנדים, בממס ובאנרגיות סריג והידרציה.
ערך ממוצע
במוצקים מעורבי ערכיות ערך שברי יכול להיות ממוצע של אתרים שלמים שונים ולא מטען שברי ממשי על כל אטום.
שינוי בדרגה מזהה redox
עלייה בדרגת החמצון היא חמצון וירידה היא חיזור. המחמצן עצמו מתחזר והמחזר עצמו מתחמצן.
מעקב אלקטרונים
ב-Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu האבץ עולה 0→+2 והנחושת יורדת +2→0, כלומר שני אלקטרונים מועברים בחשבונאות.
חצאי תגובה
במערכות מורכבות מאזנים בנפרד חמצון וחיזור, מאזנים אטומים ומטען ומשווים את מספר האלקטרונים לפני החיבור.
באוקסואניון רגיל שבו כל O = −2, הזינו את מספר אטומי O ואת המטען הכולל לחישוב דרגת האטום המרכזי.
משמעות ומגבלות
דרגת חמצון היא מספר פורמלי שימושי, אך היא אינה שווה למטען חלקי מחישוב צפיפות אלקטרונים ואינה מוכיחה קשר יוני מלא.
קשר קוולנטי קוטבי
גם בקשר קוולנטי ניתן להגדיר דרגת חמצון על ידי ייחוס פורמלי לפי אלקטרושליליות.
אלקטרונים דלוקליים. במערכות דלוקליות או מעורבות ערכיות יש לפרש את המספר יחד עם המבנה ולא כתמונה מיקרוסקופית מילולית.
דרגת חמצון היא שיטת חשבונאות פורמלית: מייחסים את אלקטרוני הקשר לאטום האלקטרושלילי יותר ובודקים איזה מטען היה מתקבל בגבול היוני הזה. היא שימושית מאוד לאיזון חמצון־חיזור, אך אינה זהה למטען חלקי שנמדד או מחושב מצפיפות האלקטרונים.
בתרכובות עם חמצן ומימן חשוב להפעיל את הכללים לפי סדר ולזכור חריגים כגון פרוקסידים והידרידים מתכתיים. תנאי הסכום — סכום דרגות החמצון שווה למטען הכולל — סוגר את המשוואה ומאפשר למצוא ערך לא ידוע.
שינוי בדרגת החמצון מסמן את כיוון העברת האלקטרונים הפורמלית. עלייה היא חמצון וירידה היא חיזור; בתגובות מורכבות שיטת חצאי־התגובות מבטיחה שגם האטומים וגם המטען וגם מספר האלקטרונים נשמרים.
תרגילים פתורים
השתמשו במנגנון הפיזיקלי או בכללי החשבונאות לפני קיצור דרך.
כרומט
כרומט
פתרון: ב-CrO₄²⁻: x + 4(−2)=−2 ולכן Cr=+6.
נתרן הידריד
נתרן הידריד
פתרון: Na הוא +1 בתרכובת הנייטרלית ולכן H חייב להיות −1.
מ-+2 ל-+5
מ-+2 ל-+5
פתרון: עלייה בשלוש יחידות היא חמצון פורמלי ושקולה לאובדן שלושה אלקטרונים לאטום במאזן redox.