Bilangan oksidasi

Aturan inti dan urutan penerapannya

Unsur bebas memiliki bilangan oksidasi 0; ion monoatomik sama dengan muatannya. F bernilai −1 dalam senyawa biasa. O biasanya −2; H biasanya +1 dengan nonlogam dan −1 dalam hidrida logam.

Jumlah aljabar semua bilangan oksidasi harus sama dengan muatan total molekul atau ion. Urutan aturan penting: berikan prioritas kepada F, periksa pengecualian O dan H, lalu gunakan syarat jumlah untuk menentukan nilai yang belum diketahui.

Contoh perhitungan

KMnO₄

K=+1 dan empat O berjumlah −8. Jika Mn=x, maka +1+x−8=0 sehingga Mn=+7.

SO₄²⁻

Empat O berjumlah −8 dan ion total −2, jadi S−8=−2 dan S=+6.

NH₄⁺

H dengan nonlogam diambil +1. N+4(+1)=+1 sehingga N=−3.

Fe₃O₄

Empat O memberi −8, sehingga tiga Fe harus berjumlah +8 dan nilai rata-ratanya +8/3. Gambaran ion yang berguna memuat satu Fe²⁺ dan dua Fe³⁺, bukan setiap Fe membawa muatan fisik +2,666…

Muatan formal, bilangan oksidasi, dan muatan parsial berbeda

Muatan formal membagi elektron ikatan sama rata; bilangan oksidasi memberikannya ke atom lebih elektronegatif; muatan parsial berasal dari kerapatan elektron kuantum nyata dan biasanya tidak bulat. C dalam CO₂ memiliki bilangan oksidasi +4 tetapi bukan muatan fisik +4e.

Bilangan oksidasi pecahan dan campuran

Nilai rata-rata pecahan dapat menyembunyikan situs kimia yang berbeda. Fe₃O₄ biasa dipandang memuat Fe²⁺ dan Fe³⁺ sehingga rata-ratanya +8/3. Pada beberapa padatan, elektron benar-benar terdelokalisasi dan penetapan satu bilangan bulat pada tiap atom terlalu sederhana; spektroskopi dan magnetisme diperlukan.

Perubahan bilangan oksidasi mengenali redoks

Kenaikan bilangan oksidasi adalah oksidasi; penurunan adalah reduksi. Dalam Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, Zn berubah 0→+2 dan teroksidasi, sedangkan Cu berubah +2→0 dan tereduksi.

Agen pengoksidasi adalah spesies yang sendiri tereduksi; agen pereduksi adalah spesies yang sendiri teroksidasi. Melacak bilangan oksidasi mencegah kesalahan umum membalik nama kedua agen.

Pengecualian penting dari aturan biasa

F diprioritaskan sebagai −1 dalam senyawa biasa, sehingga O dalam OF₂ menjadi +2. O bernilai −1 dalam H₂O₂ dan rata-rata −1/2 dalam KO₂. H biasanya +1 dengan nonlogam tetapi −1 dalam NaH dan CaH₂. Pengecualian ini mengikuti pembagian elektron formal berdasarkan keelektronegatifan.

Bilangan oksidasi rata-rata dan situs lokal

Rata-rata pecahan dapat berasal dari beberapa situs berbilangan bulat berbeda atau dari elektron yang terdelokalisasi. Rumus saja tidak selalu membedakannya; struktur, spektroskopi, dan magnetisme memberi bukti tambahan.

Bilangan oksidasi dalam kimia koordinasi dan kovalen

Dalam [Fe(CN)₆]⁴⁻, enam ligan CN⁻ menyumbang −6 dan kompleks total −4, sehingga Fe=+2. Ligan redoks non-inosen dapat berbagi kerapatan elektron dengan logam; bilangan oksidasi tetap berguna untuk pembukuan tetapi bukan deskripsi elektronik lengkap.

Algoritme penetapan yang dapat diulang

① Unsur bebas=0 dan ion monoatomik=muatan. ② Tetapkan F=−1 lalu gunakan aturan O dan H beserta pengecualiannya. ③ Gunakan nilai golongan umum bila sesuai. ④ Misalkan nilai yang tidak diketahui x. ⑤ Samakan jumlah semua bilangan oksidasi dengan muatan spesies dan selesaikan.

Bilangan oksidasi dan polaritas ikatan terkait tetapi tidak sama

Dalam HCl, bilangan oksidasi formalnya H +1 dan Cl −1 karena elektron ikatan diberikan ke Cl. Ikatan nyata tetap kovalen polar dan atom tidak membawa ±1e penuh. Bilangan oksidasi adalah pembukuan; muatan parsial adalah sifat kerapatan elektron.

Latihan

1. Kromat

Berapa bilangan oksidasi Cr dalam CrO₄²⁻?

2. Hidrida

Berapa bilangan oksidasi H dalam CaH₂?

3. Arah redoks

Sebuah unsur berubah dari +3 menjadi +2. Apakah oksidasi atau reduksi?