Mini-kurzus
Oxidációs szám
Az oxidációs szám formális könyvelési eszköz, amely megmutatja, milyen töltést kapna egy atom, ha a kötéseket idealizáltan a nagyobb elektronegativitású partnerhez rendelnénk. Nem mindig azonos a valódi részleges töltéssel, de nélkülözhetetlen a redoxireakciók elektronmérlegének követéséhez.
Alapszabályok
Elemi állapotban az oxidációs szám 0. Egyatomos ionnál megegyezik az ion töltésével. Semleges vegyületben az oxidációs számok összege 0, többatomos ionban pedig az ion össztöltésével egyenlő.
Gyakori értékek
Fluor vegyületeiben szinte mindig −1. Oxigén gyakran −2, de peroxidokban −1, fluorral pedig pozitív is lehet. Hidrogén nemfémekkel többnyire +1, fémhidridekben −1. Ezeket a kivételekkel együtt kell alkalmazni.
Redoxi könyvelés
Oxidációkor egy atom oxidációs száma nő, redukciókor csökken. A változás nagysága segít meghatározni az átadott elektronok számát. Ez különösen hasznos összetett egyenletek rendezésénél.
Formális, nem fizikai egész töltés
H₂O-ban az oxigén oxidációs száma −2, de ez nem jelenti, hogy az oxigénatom ténylegesen pontosan −2e töltést hordoz a molekulában. A kovalens elektroneloszlás folytonos, a részleges töltés módszerfüggő; az oxidációs szám idealizált egészszámú könyvelés.
Átmenetifémek változatossága
Az ns és d elektronok közeli energiája miatt sok átmenetifém több stabil oxidációs állapotot mutat. A vas gyakori +2 és +3 állapota például eltérő vegyületszínt, mágnesességet és redoxitulajdonságot eredményezhet.
Diszproporcionálódás
Egyazon elem egyszerre oxidálódhat és redukálódhat különböző termékekben. Ezt diszproporcionálódásnak nevezzük. Az oxidációs számok követése azonnal láthatóvá teszi ezt a kettős szerepet.
Átlagos oxidációs szám
Vegyes vegyértékű szilárd anyagban a sztöchiometriából kapott oxidációs szám lehet átlagérték, amely nem feltétlenül jelenti, hogy minden atom azonos egész állapotban van. Delokalizált elektronoknál a valódi elektroneloszlás ennél árnyaltabb.
Oxidációs szám és koordináció
Komplexekben az oxidációs szám meghatározásához a ligandok formális töltését és a teljes komplex töltését együtt használjuk. Például [Fe(CN)₆]⁴⁻ esetén hat CN⁻ összesen −6, ezért a vas +2 oxidációs állapotú. Ez a könyvelés független attól, mennyire kovalens valójában a fém–ligandum kötés.
Frakcionális átlagérték
Vegyes oxidációs állapotú szilárd anyagoknál a sztöchiometria például +2,5 átlagot adhat. Ez gyakran két különböző egész oxidációs állapot statisztikai vagy rendezett keverékét jelenti, máskor erősen delokalizált elektronállapot áll mögötte. Az átlagértéket ezért nem szabad egyetlen atom szó szerinti töltéseként értelmezni.
Próbáld ki
Mekkora a kén oxidációs száma SO₄²⁻ ionban?
Megoldás
Legyen x a kéné. Négy oxigén 4×(−2)=−8, az összeg −2: x−8=−2, ezért x=+6.