Oxidációs állapotok

Alapszabályok és sorrendjük

Az oxidációs állapot formális elektronszámolás: a kötő elektronokat a nagyobb elektronegativitású atomhoz rendeljük. Szabad elem 0, egyatomos ion oxidációs száma a töltése, F rendszerint −1, O általában −2, H nemfémekkel többnyire +1, fémhidridekben −1. Az összeg a részecske teljes töltése.

Kidolgozott példák

Ugyanaz a számolási eljárás használható molekulákra, ionokra és vegyes vegyértékű szilárd anyagokra.

Kálium-permanganát

KMnO₄-ban K=+1 és minden O=−2. Semlegesség: +1+x−8=0, ezért Mn=+7.

Szulfátion

SO₄²⁻ esetén x+4(−2)=−2, így S=+6.

Ammóniumion

NH₄⁺-ban H=+1. x+4=+1, tehát N=−3.

Magnetit

Fe₃O₄-ban az oxigének összege −8, ezért a három Fe összege +8, az átlag +8/3. A klasszikus leírás Fe²⁺ és Fe³⁺ helyeket tartalmaz.

Oxidációs állapot, formális és részleges töltés

Oxidációs állapotnál a kötő elektronokat teljesen a nagyobb elektronegativitású partnerhez rendeljük; formális töltésnél egyenlően osztjuk, részleges töltés pedig a valós elektronsűrűségből ered és többnyire nem egész.

Tört és kevert oxidációs állapotok

Egy tört átlag nem feltétlenül jelenti, hogy minden atom mikroszkopikusan ugyanazt a tört töltést viseli. Szilárd anyagban lehetnek eltérő helyek, kevert vegyérték vagy delokalizált elektronok. A formalizmus mérlegelésre hasznos, de nem közvetlen töltésmérés.

Az állapotváltozás azonosítja a redoxireakciót

Oxidációkor nő, redukciókor csökken az oxidációs állapot. Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu reakcióban Zn 0→+2, tehát oxidálódik és redukálószer; Cu +2→0, tehát Cu²⁺ redukálódik és oxidálószer. Az oxidálószer maga redukálódik.

Kivételek és pontos értelmezés

A szabályok sorrendje számít, és a kötési helyzet bizonyos esetekben felülírja az egyszerű alapértéket.

Peroxid, szuperoxid és OF₂

H₂O₂-ban O=−1, KO₂-ben az átlagos O=−1/2, OF₂-ben F továbbra is −1, ezért O=+2. Ez megmutatja, miért hamis az „oxigén mindig −2” szabály.

Fémhidridek

H nemfémekkel többnyire +1, de NaH és CaH₂ esetén −1, mert a fém az elektropozitívabb partner.

Átlag és helyi állapot

Fe₃O₄ +8/3 átlaga több, egész oxidációs állapotú helyet képviselhet. Erősen delokalizált anyagban a helyi egész számos kép sem mindig szó szerint igaz.

Koordinációs és kovalens vegyületek

Az oxidációs állapot elektronegativitáson alapuló formális hozzárendelés. A fém–ligandum kötés lehet erősen kovalens akkor is, ha az oxidációs mérleg egész számokat használ; ezek nem mért Coulomb-töltések.

Megoldott feladatok

Előbb ellenőrizd a kivételeket, majd alkalmazd az összegfeltételt.