نحوه تعیین حالت اکسیداسیون

ویدیو: محاسبه آسان عدد اکسایش | عارف ربیعان

محتوا

مراحل
قسمت 1 از 2: تعیین حالت اکسیداسیون با توجه به قوانین شیمی
قسمت 2 از 2: تعیین حالت اکسیداسیون بدون استفاده از قوانین شیمی
نکات
چه چیزی نیاز دارید

در شیمی ، اصطلاحات "اکسیداسیون" و "کاهش" به معنی واکنشهایی است که در آنها یک اتم یا گروهی از اتمها به ترتیب الکترون از دست می دهند یا به دست می آورند. حالت اکسیداسیون یک مقدار عددی است که به یک یا چند اتم اختصاص داده شده است و تعداد الکترونهای توزیع شده را مشخص می کند و نحوه توزیع این الکترونها بین اتمها در طول واکنش را نشان می دهد. تعیین این مقدار بسته به اتمها و مولکولهای متشکل از آنها می تواند یک روش ساده و کاملاً پیچیده باشد. علاوه بر این ، اتم های برخی عناصر می توانند چندین حالت اکسیداسیون داشته باشند. خوشبختانه قوانین مشخصی برای تعیین حالت اکسیداسیون وجود دارد که برای استفاده مطمئن از آنها ، آشنایی با اصول شیمی و جبر کافی است.

مراحل

قسمت 1 از 2: تعیین حالت اکسیداسیون با توجه به قوانین شیمی

1 تعیین کنید که آیا ماده مورد نظر عنصری است یا خیر. حالت اکسیداسیون اتمهای خارج از ترکیب شیمیایی صفر است. این قانون هم در مورد موادی که از اتم های آزاد جداگانه تشکیل شده اند صادق است و هم در مورد آنهایی که از دو مولکول چند اتمی از یک عنصر تشکیل شده اند.
- به عنوان مثال ، آل_(ها) و Cl₂ حالت اکسیداسیون 0 دارند ، زیرا هر دو در حالت عنصری شیمیایی نامحدود هستند.
- توجه داشته باشید که شکل آلوتروپیک گوگرد S₈، یا هشت ضلعی ، با وجود ساختار غیرمعمول آن ، همچنین با حالت اکسیداسیون صفر مشخص می شود.
2 تعیین کنید که آیا ماده مورد نظر از یون ها تشکیل شده است یا خیر. حالت اکسیداسیون یونها برابر با بار آنهاست. این امر هم برای یونهای آزاد و هم برای یونهایی که بخشی از ترکیبات شیمیایی هستند صادق است.
- به عنوان مثال ، حالت اکسیداسیون یون Cl -1 است.
- حالت اکسیداسیون یون Cl در ترکیب شیمیایی NaCl نیز -1 است. از آنجا که یون سدیم ، طبق تعریف ، دارای بار 1+ است ، نتیجه می گیریم که بار یون Cl -1 است و بنابراین حالت اکسیداسیون آن -1 است.
3 لطفا توجه داشته باشید که یونهای فلزی می توانند چندین حالت اکسیداسیون داشته باشند. اتمهای بسیاری از عناصر فلزی می توانند به مقادیر مختلف یونیزه شوند. به عنوان مثال ، بار یون فلزی مانند آهن (Fe) +2 یا +3 است. بار یونهای فلزی (و حالت اکسیداسیون آنها) را می توان با بار یونهای دیگر عناصر که این فلز بخشی از یک ترکیب شیمیایی است تعیین کرد. در متن ، این بار با اعداد رومی مشخص می شود: به عنوان مثال ، آهن (III) دارای حالت اکسیداسیون +3 است.
- به عنوان مثال ، ترکیبی حاوی یون آلومینیوم را در نظر بگیرید. کل بار ترکیب AlCl₃ صفر استاز آنجایی که می دانیم یون های Cl دارای بار -1 هستند و ترکیب حاوی 3 یون است ، برای خنثی بودن کلی ماده مورد نظر ، یون Al باید دارای بار +3 باشد. بنابراین ، در این حالت ، حالت اکسیداسیون آلومینیوم +3 است.
4 حالت اکسیداسیون اکسیژن -2 است (به استثنای برخی موارد). تقریباً در همه موارد ، اتم های اکسیژن دارای حالت اکسیداسیون -2 هستند. چندین استثنا برای این قاعده وجود دارد:
- اگر اکسیژن در حالت عنصری باشد (O₂) ، حالت اکسیداسیون آن 0 است ، مانند سایر مواد اولیه.
- اگر اکسیژن بخشی از پراکسید، حالت اکسیداسیون آن -1 است. پراکسیدها گروهی از ترکیبات هستند که دارای یک پیوند اکسیژن-اکسیژن ساده (یعنی آنیون پراکسید O) هستند₂) به عنوان مثال ، در ترکیب H₂O₂ (پراکسید هیدروژن) اکسیژن دارای بار و حالت اکسیداسیون -1 است.
- هنگامی که اکسیژن با فلور ترکیب می شود ، حالت اکسیداسیون +2 دارد ، قانون فلورین را در زیر بخوانید.
5 هیدروژن دارای حالت اکسیداسیون +1 است ، به استثنای چند مورد. مانند اکسیژن ، موارد استثنا نیز وجود دارد. به عنوان یک قاعده ، حالت اکسیداسیون هیدروژن +1 است (اگر در حالت عنصری H نباشد₂) با این حال ، در ترکیباتی به نام هیدرید ، حالت اکسیداسیون هیدروژن -1 است.
- به عنوان مثال ، در H₂O حالت اکسیداسیون هیدروژن 1+ است زیرا اتم اکسیژن دارای بار -2 است و برای خنثی شدن کلی دو بار +1 مورد نیاز است. با این وجود ، در ترکیب سدیم هیدرید ، حالت اکسیداسیون هیدروژن در حال حاضر -1 است ، زیرا یون سدیم بار 1+ را حمل می کند ، و برای الکترون خنثی شدن کلی ، بار اتم هیدروژن (و بنابراین حالت اکسیداسیون آن) باید -1 باشد.
6 فلورین همیشه دارای حالت اکسیداسیون -1 است. همانطور که قبلاً ذکر شد ، حالت اکسیداسیون برخی عناصر (یونهای فلزی ، اتمهای اکسیژن در پراکسیدها و غیره) بسته به عوامل متعددی می تواند متفاوت باشد. با این حال ، حالت اکسیداسیون فلورین همیشه -1 است. این به این دلیل است که این عنصر دارای بیشترین منفی منفی الکتریکی است - به عبارت دیگر ، اتمهای فلورین کمترین تمایل به جدا شدن از الکترونهای خود را دارند و فعال ترین آنها الکترونهای خارجی را جذب می کنند. بنابراین ، هزینه آنها بدون تغییر باقی می ماند.
7 مجموع حالات اکسیداسیون در یک ترکیب برابر با بار آن است. حالات اکسیداسیون تمام اتم های تشکیل دهنده یک ترکیب شیمیایی باید به بار این ترکیب اضافه شود. به عنوان مثال ، اگر یک ترکیب خنثی باشد ، مجموع حالتهای اکسیداسیون تمام اتمهای آن باید صفر باشد. اگر این ترکیب یک یون چند اتمی با بار -1 باشد ، مجموع حالات اکسیداسیون -1 و غیره است.
- این یک روش آزمایش خوب است - اگر مجموع حالتهای اکسیداسیون برابر بار کل ترکیب نباشد ، در جایی اشتباه می کنید.

قسمت 2 از 2: تعیین حالت اکسیداسیون بدون استفاده از قوانین شیمی

1 اتم هایی را پیدا کنید که قوانین سختی در مورد حالت اکسیداسیون خود ندارند. برای برخی از عناصر ، هیچ قاعده ای برای یافتن حالت اکسیداسیون وجود ندارد. اگر اتمی با هیچ یک از قوانین ذکر شده در بالا مطابقت ندارد و بار آن را نمی دانید (به عنوان مثال ، اتم بخشی از یک مجموعه است و بار آن مشخص نشده است) ، می توانید وضعیت اکسیداسیون چنین اتمی را تعیین کنید با محرومیت ابتدا بار سایر اتمهای ترکیب را تعیین کرده و سپس از مجموع بار شناخته شده ترکیب ، حالت اکسیداسیون این اتم را محاسبه کنید.
- به عنوان مثال ، در ترکیب Na₂بنابراین₄ بار اتم گوگرد (S) ناشناخته است - ما فقط می دانیم که صفر نیست ، زیرا گوگرد در حالت اولیه نیست. این ترکیب به عنوان مثال خوبی برای نشان دادن روش جبری برای تعیین حالت اکسیداسیون عمل می کند.
2 حالات اکسیداسیون عناصر باقی مانده در ترکیب را بیابید. با استفاده از قواعدی که در بالا توضیح داده شد ، حالتهای اکسیداسیون اتمهای باقی مانده ترکیب را تعیین کنید. استثنائات قانون O ، H و غیره را فراموش نکنید.
- برای Na₂بنابراین₄، با استفاده از قوانین خود ، متوجه می شویم که بار (و در نتیجه حالت اکسیداسیون) یون Na +1 و برای هر یک از اتم های اکسیژن -2 است.
3 تعداد اتمها را در حالت اکسیداسیون ضرب کنید. اکنون که وضعیت اکسیداسیون همه اتمها به جز یک را می دانیم ، لازم است در نظر بگیریم که ممکن است چندین اتم برخی از عناصر وجود داشته باشد. تعداد اتمهای هر عنصر (که در فرمول شیمیایی ترکیب بعنوان زیرنویس زیر علامت عنصر نشان داده شده است) را در حالت اکسیداسیون ضرب کنید.
- در Na₂بنابراین₄ ما 2 اتم Na و 4 اتم O داریم. بنابراین ، با ضرب 2 × +1 ، حالت اکسیداسیون همه اتمهای Na (2) و ضرب 4 × -2 -حالت اکسیداسیون اتمهای O (-8) بدست می آید.
4 نتایج قبلی را جمع کنید. با جمع بندی نتایج ضرب ، حالت اکسیداسیون ترکیب را بدست می آوریم بدون با در نظر گرفتن سهم اتم مورد نظر
- در مثال ما ، برای Na₂بنابراین₄ 2 و -8 را اضافه کرده و -6 را بدست می آوریم.
5 حالت اکسیداسیون ناشناخته را از بار ترکیب پیدا کنید. اکنون شما تمام داده ها را دارید تا به راحتی حالت اکسیداسیون مورد نظر را محاسبه کنید. معادله ای را بنویسید که در سمت چپ آن مجموع تعداد بدست آمده در مرحله محاسبه قبلی و حالت اکسیداسیون ناشناخته و در سمت راست کل بار ترکیب وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، (مجموع حالتهای اکسیداسیون شناخته شده) + (حالت اکسیداسیون مطلوب) = (بار یک ترکیب).
- در مورد ما ، Na₂بنابراین₄ راه حل به نظر می رسد:
  - (مجموع حالتهای اکسیداسیون شناخته شده) + (حالت اکسیداسیون مورد نظر) = (بار مرکب)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6.V Na₂بنابراین₄ گوگرد حالت اکسیداسیون دارد 6.

نکات

در ترکیبات ، مجموع همه حالتهای اکسیداسیون باید برابر بار باشد. به عنوان مثال ، اگر این ترکیب یک یون دیاتومیکی باشد ، مجموع حالات اکسیداسیون اتم ها باید برابر کل بار یونی باشد.
بسیار مفید است که بتوانید از جدول تناوبی استفاده کنید و بدانید که عناصر فلزی و غیر فلزی در آن کجا قرار دارند.
حالت اکسیداسیون اتم ها در شکل اولیه همیشه صفر است. حالت اکسیداسیون یک یون برابر با بار آن است. عناصر گروه 1A جدول تناوبی ، مانند هیدروژن ، لیتیوم ، سدیم ، به شکل عنصری دارای حالت اکسیداسیون +1 هستند. حالت اکسیداسیون فلزات گروه 2A مانند منیزیم و کلسیم به صورت عنصری +2 است. اکسیژن و هیدروژن ، بسته به نوع پیوند شیمیایی ، می توانند 2 حالت اکسیداسیون متفاوت داشته باشند.