Oksidacijos laipsniai
Oksidacijos laipsnis yra formalus elektronų apskaitos įrankis, būtinas redokso reakcijoms ir junginių aprašymui. Jis nėra tikras atomo krūvis ir turi būti skiriamas taikant taisykles tinkama tvarka bei atsižvelgiant į išimtis.
Pagrindinės taisyklės ir jų tvarka
Oksidacijos laipsnis yra formalus elektronų apskaitos būdas: ryšio elektronai priskiriami elektroneigiamesniam atomui. Laisvas elementas turi 0, vienatominio jono laipsnis lygus krūviui, F paprastai −1, O dažniausiai −2, H su nemetalu dažniausiai +1, metalų hidriduose −1. Visų laipsnių suma lygi dalelės krūviui.
Išsamūs pavyzdžiai
Tas pats algoritmas tinka molekulėms, jonams ir mišrios oksidacijos kietosioms medžiagoms.
Kalio permanganatas
KMnO₄: K=+1, kiekvienas O=−2. Neutralumas duoda +1+x−8=0, todėl Mn=+7.
Sulfato jonas
SO₄²⁻: x+4(−2)=−2, vadinasi S=+6.
Amonio jonas
NH₄⁺: H=+1. x+4=+1, taigi N=−3.
Magnetitas
Fe₃O₄ deguonies suma −8, todėl trijų Fe suma +8, o vidurkis +8/3. Klasikinėje interpretacijoje yra Fe²⁺ ir Fe³⁺ vietų.
Oksidacijos laipsnis, formalus ir dalinis krūvis
Oksidacijos laipsnis visus ryšio elektronus priskiria elektroneigiamesniam partneriui. Formalus krūvis juos dalija po lygiai, o dalinis krūvis kyla iš realaus elektronų tankio ir paprastai nėra sveikasis.
Trupmeniniai ir mišrūs oksidacijos laipsniai
Trupmeninis vidurkis nereiškia, kad kiekvienas atomas turi tokią pačią mikroskopinę trupmeninę būseną. Kietajame kūne gali būti nevienodų vietų, mišri valentingumo būsena ar delokalizuoti elektronai. Formalizmas naudingas apskaitai, bet nėra tiesioginis krūvio matavimas.
Oksidacijos laipsnio pokytis parodo redoksą
Didėjimas yra oksidacija, mažėjimas – redukcija. Reakcijoje Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu cinkas keičiasi 0→+2 ir yra reduktorius, o Cu +2→0, todėl Cu²⁺ yra oksidatorius. Oksidatorius pats redukuojamas, reduktorius pats oksiduojamas.
Įprastam oksoanionui, kuriame O yra −2, įveskite O atomų skaičių ir bendrą krūvį. Rezultatas – centrinio atomo formalus oksidacijos laipsnis. Nenaudokite peroksidams, superoksidams ar OF₂.
Svarbios išimtys ir tikslus aiškinimas
Taisyklių tvarka svarbi, o kai kurios ryšio situacijos pakeičia įprastą O ar H vertę.
Peroksidai, superoksidai ir OF₂
H₂O₂ deguonis yra −1, KO₂ vidutiniškai −1/2, o OF₂ fluoras lieka −1, todėl O=+2. Tai rodo, kodėl teiginys „deguonis visada −2“ yra klaidingas.
Metalų hidridai
H su nemetalu dažniausiai +1, tačiau NaH ar CaH₂ jis yra −1, nes metalas yra elektroteigiamesnis partneris.
Vidurkis ir lokalios vietos
Fe₃O₄ vidurkis +8/3 gali atstovauti kelioms vietoms su skirtingais sveikais laipsniais. Stipriai delokalizuotoje medžiagoje net toks lokalus vaizdas gali būti tik aproksimacija.
Koordinaciniai ir kovalentiniai junginiai
Oksidacijos laipsnis yra formalus priskyrimas pagal elektroneigiamumą. Metalo–ligando ryšys gali būti stipriai kovalentinis, nors apskaitoje naudojami sveikieji skaičiai; jie nėra tiesiogiai išmatuoti Coulombo krūviai.
Išspręsti uždaviniai
Pirmiausia patikrinkite išimtis, tik po to naudokite sumos sąlygą.
Chromatas
Chromatas
Sprendimas: CrO₄²⁻: x−8=−2, todėl Cr=+6.
Natrio hidridas
Natrio hidridas
Sprendimas: Neutraliame joniniame NaH Na=+1, todėl H=−1.
Nuo +2 iki +5
Nuo +2 iki +5
Sprendimas: Pokytis +2→+5 yra oksidacija: oksidacijos laipsnis padidėja trimis vienetais, formaliai tai atitinka trijų elektronų netekimą sekamam atomui.