Berechnen Sie die Oxidationszahl eines Stoffes

Video: Oxidationszahlen bestimmen & Regeln - REMAKE

Inhalt

Schreiten
Teil 1 von 2: Zuweisung von Oxidationszahlen basierend auf chemischen Regeln
Teil 2 von 2: Zuweisen von Zahlen zu Atomen ohne die Regeln für Oxidationszahlen
Tipps
Notwendigkeiten

In der Chemie bedeuten die Begriffe "Oxidation" und "Reduktion" jene Reaktionen, bei denen ein Atom (oder eine Gruppe von Atomen) Elektronen verliert bzw. gewinnt. Oxidationszahlen sind Zahlen, die Atomen (oder Gruppen von Atomen) zugewiesen werden, um Chemikern dabei zu helfen, zu steuern, wie viele Elektronen zur Verdrängung verfügbar sind und ob gegebene Reaktanten während einer Reaktion oxidieren oder reduzieren. Der Prozess der Zuordnung von Oxidationszahlen zu Atomen kann von sehr einfach bis komplexer reichen, abhängig von der Ladung der Atome und der chemischen Zusammensetzung der Moleküle, zu denen sie gehören. Um die Sache komplizierter zu machen, können einige Atome mehrere Oxidationszahlen haben. Glücklicherweise wird die Zuweisung von Oxidationszahlen durch klar definierte, leicht zu befolgende Regeln geregelt, aber ein grundlegendes Verständnis von Chemie und Algebra wird die Verwendung dieser Regeln erheblich erleichtern.

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Teil 1 von 2: Zuweisung von Oxidationszahlen basierend auf chemischen Regeln

Stellen Sie fest, ob der betreffende Stoff elementar ist. Freie, ungebundene Atome haben immer eine Oxidationszahl von 0. Dies gilt sowohl für Atome, die aus einem einzelnen Atom bestehen, als auch für Atome, deren Elementform zweiatomig oder mehratomig ist.
- Zum Beispiel Al_(s) und Cl₂ beide haben die Oxidationszahl 0, weil sie keine zusammengesetzten Atome sind.
- Beachten Sie, dass Schwefel in seiner elementaren Form, S.₈ (Octasulfur) hat, obwohl unregelmäßig, auch eine Oxidationszahl von 0.
Stellen Sie fest, ob es sich bei der betreffenden Substanz um ein Ion handelt. Ionen haben Oxidationszahlen, die ihrer Ladung entsprechen. Dies gilt sowohl für ungebundene Ionen als auch für Ionen, die Teil eines zusammengesetzten Ions sind.
- Beispielsweise hat das Ion Cl eine Oxidationszahl von -1.
- Das Cl-Ion hat immernoch eine Oxidationszahl von -1, wenn es Teil der Verbindung NaCl ist. Da das Na-Ion per Definition eine Ladung von +1 hat, wissen wir, dass das Cl-Ion eine Ladung von -1 hat, so dass die Oxidationszahl immer noch -1 ist.
Bei Metallionen ist zu beachten, dass mehrere Oxidationszahlen möglich sind. Viele Metalle können mehr als eine Landung haben. Beispielsweise kann das Metalleisen (Fe) ein Ion mit einer Ladung von +2 oder +3 sein. Die Ladung der Metallionen (und damit ihre Oxidationszahlen) kann in Bezug auf die Ladung der anderen Atome, zu deren Zusammensetzung sie gehören, oder, wenn sie als Text geschrieben werden, durch die Notation in römischen Ziffern (wie in) bestimmt werden der Satz: "Das Eisen (III) -Ion hat eine Ladung von +3.").
- Schauen wir uns zum Beispiel eine Verbindung genauer an, die ein Aluminiumion enthält. Die Verbindung AlCl₃ hat eine Ladung von 0. Da wir wissen, dass Cl-Ionen eine Ladung von -1 haben und 3 Cl-Ionen in der Verbindung vorhanden sind, muss das Al-Ion eine Ladung von +3 haben, damit die Ladung aller zusammenaddierten Ionen Is ist 0. Die Oxidationszahl von Al beträgt also +3.
Weisen Sie Sauerstoff eine Oxidationszahl -2 zu (mit Ausnahmen). Im fast In allen Fällen haben Sauerstoffatome eine Oxidationszahl von -2. Es gibt einige Ausnahmen von dieser Regel:
- Wenn sich Sauerstoff im Elementarzustand befindet (O.₂), dann ist die Oxidationszahl gleich 0, was für alle Elementaratome der Fall ist.
- Wenn Sauerstoff ein Teil von ist Peroxid, dann ist die Oxidationszahl -1. Peroxide sind eine Klasse von Verbindungen, die eine Sauerstoff-Sauerstoff-Bindung (oder das Peroxidanion O) aufweisen₂). Zum Beispiel im Molekül H.₂Ö₂ (Wasserstoffperoxid) hat Sauerstoff eine Oxidationszahl (und eine Ladung) von -1. Auch wenn Sauerstoff Teil eines Superoxids ist, beträgt die Oxidationszahl -0,5.
- Wenn Sauerstoff an Fluor gebunden ist, beträgt die Oxidationszahl +2. Weitere Informationen finden Sie in der Fluor-Regel unten. In (O.₂F. F.₂) das ist +1.
Weisen Sie Wasserstoff eine Oxidationszahl von +1 zu (mit Ausnahmen). Wie bei Sauerstoff hängt die Oxidationszahl von Wasserstoff von Ausnahmefällen ab. Im Allgemeinen hat Wasserstoff eine Oxidationszahl +1 (außer in elementarer Form, H.₂). Im Fall einer speziellen Verbindung namens Hybride hat Wasserstoff jedoch eine Oxidationszahl von -1.
- Zum Beispiel von H.₂Oh, wir wissen, dass Wasserstoff eine Oxidationszahl von +1 hat, weil Sauerstoff eine Ladung von -2 hat und wir 2 +1 Ladungen benötigen, um eine Verbindung mit einer Gesamtladung von Null herzustellen. Mit der Substanz Natriumhydrid, NaH, hat Wasserstoff eine Oxidationszahl -1, weil das Na-Ion eine Ladung von +1 hat, und um die Gesamtladung der Verbindung 0 zu erhalten, hat Wasserstoff eine Ladung (und damit eine Oxidationszahl) von -1.
Fluor immer eine Oxidationszahl von -1. Wie oben angegeben, können die Oxidationszahlen bestimmter Elemente aufgrund verschiedener Faktoren (Metallionen, Sauerstoffatome in Peroxiden usw.) variieren. Fluor hat andererseits eine Oxidationszahl von -1, und das ändert sich nie. Dies liegt daran, dass Fluor das am meisten elektro-negative Element ist, oder mit anderen Worten, es ist das Element, das am wenigsten bereit ist, Elektronen abzugeben und am wahrscheinlichsten Elektronen von anderen Atomen zu übernehmen. Daher ändert sich die Oxidationszahl nicht.
Die Oxidationszahlen in einer Verbindung sind gleich der Ladung der Verbindung. Die Oxidationszahlen aller Atome in einer Verbindung sind gleich der Ladung dieser Verbindung. Wenn beispielsweise eine Verbindung keine Ladung hat, ist die Summe aller Oxidationszahlen Null. Wenn die Verbindung ein mehratomiges Ion mit einer Ladung von -1 ist, müssen die hinzugefügten Oxidationszahlen -1 usw. sein.
- Dies ist eine gute Möglichkeit, Ihre Antwort zu überprüfen. Wenn die addierten Oxidationszahlen einer Verbindung nicht der Ladung dieser Verbindung entsprechen, wissen Sie, dass Sie einen Fehler gemacht haben.

Teil 2 von 2: Zuweisen von Zahlen zu Atomen ohne die Regeln für Oxidationszahlen

Finden Sie Atome ohne Oxidationszahlregeln. Einige Atome folgen nicht den Regeln zum Auffinden von Oxidationszahlen. Wenn ein Atom die oben genannten Regeln nicht erfüllt und Sie nicht sicher sind, wie hoch seine Ladung ist (z. B. wenn es Teil einer größeren Verbindung ist, sodass die einzelne Ladung unbekannt ist), können Sie die Oxidationszahl dieses Atoms anhand ermitteln Beseitigung. Zuerst bestimmen Sie, wie die Oxidation jedes anderen Atoms in der Verbindung ist. Dann lösen Sie die Summe für das Unbekannte in der Gleichung basierend auf der Gesamtladung der Verbindung.
- Zum Beispiel in der Verbindung Na₂SO₄Die Ladung von Schwefel (S) ist unbekannt - sie liegt nicht in ihrer elementaren Form vor, also ist sie nicht 0, aber das ist alles, was wir wissen. Dies ist ein guter Kandidat für die Anwendung dieser Methode zur algebraischen Bestimmung der Oxidationszahl.
Bestimmen Sie die bekannten Oxidationszahlen der anderen Elemente in der Verbindung. Anhand der Regeln für die Zuweisung von Oxidationszahlen bestimmen wir, welche Oxidationszahlen die anderen Atome in der Verbindung haben. Beachten Sie Ausnahmen wie O, H usw.
- In Na₂SO₄Basierend auf unseren Regeln wissen wir, dass das Na-Ion eine Ladung (und damit eine Oxidationszahl) von +1 hat und dass die Sauerstoffatome Oxidationszahlen von -2 haben.
Multiplizieren Sie die Anzahl jedes Atoms mit der Oxidationszahl. Nachdem wir nun die Oxidationszahlen aller Atome mit Ausnahme des Unbekannten kennen, müssen wir berücksichtigen, dass einige dieser Atome mehr als einmal auftreten können. Multiplizieren Sie jeden Koeffizienten (im Index nach dem Symbol des Atoms in der Verbindung) mit der Oxidationszahl.
- Wie für Na₂SO₄Wir wissen, dass es 2 Na-Atome und 4 O-Atome gibt. Nun führen wir die folgende Berechnung durch, 2 × +1, um die Oxidationszahl von Na, 2 zu erhalten, und wir multiplizieren 4 × -2, die Oxidationszahl von O, -8.
Addieren Sie die Ergebnisse. Addiert man die Ergebnisse dieser Multiplikationen, so erhält man die Oxidationszahl der Verbindung. ohne unter Berücksichtigung der Oxidationszahl des unbekannten Atoms.
- In unserem Beispiel mit Na₂SO₄addieren wir 2 zu -8, um -6 zu erhalten.
Berechnen Sie die unbekannte Oxidationszahl basierend auf der Ladung der Verbindung. Sie haben jetzt alle Daten, um die unbekannte Oxidationszahl mithilfe einer einfachen Algebra zu ermitteln. Wir werden eine Gleichung und die Antwort aus dem vorherigen Schritt plus die Ladung der Verbindung verwenden. Mit anderen Worten: (Summe der unbekannten Oxidationszahlen) + (die unbekannte Oxidationszahl, die Sie wissen möchten) = (Ladung der Verbindung).
- Im Beispiel von Na₂SO₄lösen wir dies wie folgt:
  - (Summe der bekannten Oxidationszahlen) + (unbekannte Oxidationszahl, die Sie lösen möchten) = (Ladung der Verbindung)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S hat eine Oxidationszahl oder 6 in Na₂SO₄.

Tipps

Atome in ihrer Grundform haben immer eine Oxidationszahl von 0. Ein Ion, das aus 1 Atom besteht, hat eine Oxidationszahl, die der Ladung entspricht. Metalle der Gruppe 1A wie Wasserstoff, Lithium und Natrium haben eine Oxidationszahl +1; Metalle der Gruppe 2A wie Magnesium und Calcium haben eine Oxidationszahl von +2. Sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff können je nach Bindung zwei unterschiedliche Oxidationszahlen aufweisen.
In einer Verbindung sollte die Summe aller Oxidationszahlen gleich 0 sein. Wenn es ein Ion mit 2 Atomen gibt, sollte die Summe der Oxidationszahlen gleich der Ladung des Ions sein.
Es ist sehr nützlich zu wissen, wie man das Periodensystem liest und wo man die Metalle und Nichtmetalle findet.