Inhalt

• Schritte
• Teil 1 von 2: Bestimmung der Oxidationsstufe nach den Gesetzen der Chemie
• Teil 2 von 2: Bestimmung der Oxidationsstufe ohne Anwendung der Gesetze der Chemie
• Tipps
• Was brauchst du

Unter "Oxidation" und "Reduktion" versteht man in der Chemie Reaktionen, bei denen ein Atom oder eine Atomgruppe Elektronen verliert bzw. aufnimmt. Der Oxidationszustand ist ein numerischer Wert, der einem oder mehreren Atomen zugeordnet wird, der die Anzahl der umverteilten Elektronen charakterisiert und zeigt, wie diese Elektronen während einer Reaktion zwischen den Atomen verteilt werden. Die Bestimmung dieses Wertes kann in Abhängigkeit von den Atomen und den aus ihnen bestehenden Molekülen sowohl ein einfaches als auch ein recht komplexes Verfahren sein. Darüber hinaus können die Atome einiger Elemente mehrere Oxidationsstufen aufweisen. Glücklicherweise gibt es einfache eindeutige Regeln zur Bestimmung der Oxidationsstufe, für deren sichere Anwendung es ausreicht, die Grundlagen der Chemie und Algebra zu kennen.

Schritte

Teil 1 von 2: Bestimmung der Oxidationsstufe nach den Gesetzen der Chemie

1. 1 Bestimmen Sie, ob die fragliche Substanz elementar ist. Der Oxidationszustand von Atomen außerhalb einer chemischen Verbindung ist Null. Diese Regel gilt sowohl für Stoffe, die aus getrennten freien Atomen gebildet werden, als auch für solche, die aus zwei oder mehratomigen Molekülen eines Elements bestehen.
   • Zum Beispiel Al_(S) und Cl₂ haben die Oxidationsstufe 0, da sich beide in einem chemisch ungebundenen elementaren Zustand befinden.
   • Beachten Sie, dass die allotrope Form von Schwefel S₈, oder Octacera, ist trotz ihrer atypischen Struktur auch durch eine Null-Oxidationsstufe gekennzeichnet.
2. 2 Bestimmen Sie, ob die fragliche Substanz aus Ionen besteht. Der Oxidationszustand von Ionen ist gleich ihrer Ladung. Dies gilt sowohl für freie Ionen als auch für solche, die Bestandteil chemischer Verbindungen sind.
   • Der Oxidationszustand des Cl-Ions ist beispielsweise -1.
   • Die Oxidationsstufe des Cl-Ions in der chemischen Verbindung NaCl beträgt ebenfalls -1. Da das Na-Ion per Definition eine Ladung von +1 hat, schließen wir, dass die Ladung des Cl-Ions -1 ist und somit seine Oxidationsstufe -1 ist.
3. 3 Bitte beachten Sie, dass Metallionen mehrere Oxidationsstufen aufweisen können. Die Atome vieler metallischer Elemente können unterschiedlich stark ionisieren. Beispielsweise beträgt die Ionenladung eines Metalls wie Eisen (Fe) +2 oder +3. Die Ladung von Metallionen (und ihr Oxidationszustand) kann durch die Ladungen von Ionen anderer Elemente bestimmt werden, mit denen dieses Metall Teil einer chemischen Verbindung ist; im Text wird diese Ladung mit römischen Ziffern bezeichnet: Eisen (III) hat beispielsweise die Oxidationsstufe +3.
   • Betrachten Sie als Beispiel eine Verbindung, die ein Aluminiumion enthält. Gesamtladung der AlCl-Verbindung₃ ist null.Da wir wissen, dass Cl-Ionen eine Ladung von -1 haben und die Verbindung 3 solcher Ionen enthält, muss das Al-Ion für die allgemeine Neutralität der betreffenden Substanz eine Ladung von +3 haben. Somit beträgt der Oxidationszustand von Aluminium in diesem Fall +3.
4. 4 Die Oxidationsstufe von Sauerstoff beträgt -2 (mit einigen Ausnahmen). In fast allen Fällen haben Sauerstoffatome eine Oxidationsstufe von -2. Von dieser Regel gibt es mehrere Ausnahmen:
   • Befindet sich Sauerstoff im elementaren Zustand (O₂), seine Oxidationsstufe ist wie bei anderen elementaren Stoffen 0.
   • Wenn Sauerstoff Teil von . ist Peroxid, sein Oxidationszustand ist -1. Peroxide sind eine Gruppe von Verbindungen, die eine einfache Sauerstoff-Sauerstoff-Bindung enthalten (d. h. das Peroxidanion O₂). Zum Beispiel in der Zusammensetzung des H₂Ö₂ (Wasserstoffperoxid) Sauerstoff hat eine Ladung und einen Oxidationszustand von -1.
   • In Kombination mit Fluor hat Sauerstoff eine Oxidationsstufe von +2, lesen Sie die folgende Regel für Fluor.
5. 5 Wasserstoff hat bis auf wenige Ausnahmen eine Oxidationsstufe von +1. Wie beim Sauerstoff gibt es auch hier Ausnahmen. In der Regel ist die Oxidationsstufe von Wasserstoff +1 (wenn er nicht im elementaren Zustand H₂). In Verbindungen, die Hydride genannt werden, beträgt die Oxidationsstufe von Wasserstoff jedoch -1.
   • Zum Beispiel in H₂O Die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist +1, da das Sauerstoffatom eine Ladung von -2 hat und für die Gesamtneutralität zwei Ladungen +1 erforderlich sind. Dennoch ist in der Zusammensetzung von Natriumhydrid die Oxidationsstufe von Wasserstoff bereits -1, da das Na-Ion eine Ladung von +1 trägt, und für die allgemeine Elektroneutralität sollte die Ladung des Wasserstoffatoms (und damit seine Oxidationsstufe) sei -1.
6. 6 Fluor immer hat eine Oxidationsstufe von -1. Wie bereits erwähnt, kann der Oxidationszustand einiger Elemente (Metallionen, Sauerstoffatome in Peroxiden usw.) in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren variieren. Die Oxidationsstufe von Fluor ist jedoch ausnahmslos -1. Dies liegt daran, dass dieses Element die größte Elektronegativität hat – mit anderen Worten, Fluoratome sind am wenigsten bereit, sich von ihren eigenen Elektronen zu trennen und ziehen Fremdelektronen am aktivsten an. Somit bleibt ihre Ladung unverändert.
7. 7 Die Summe der Oxidationsstufen einer Verbindung ist gleich ihrer Ladung. Die Oxidationsstufen aller Atome, aus denen eine chemische Verbindung besteht, sollten sich zur Ladung dieser Verbindung addieren. Wenn beispielsweise eine Verbindung neutral ist, sollte die Summe der Oxidationsstufen aller ihrer Atome null sein; wenn die Verbindung ein mehratomiges Ion mit einer Ladung von -1 ist, ist die Summe der Oxidationsstufen -1 und so weiter.
   • Dies ist eine gute Testmethode - wenn die Summe der Oxidationsstufen nicht der Gesamtladung der Verbindung entspricht, dann liegen Sie irgendwo falsch.

Teil 2 von 2: Bestimmung der Oxidationsstufe ohne Anwendung der Gesetze der Chemie

1. 1 Finden Sie Atome, die keine strengen Regeln für ihren Oxidationszustand haben. Für einige Elemente gibt es keine fest etablierten Regeln zur Ermittlung der Oxidationsstufe. Wenn ein Atom keine der oben aufgeführten Regeln erfüllt und Sie seine Ladung nicht kennen (z. B. ist das Atom Teil eines Komplexes und seine Ladung ist nicht angegeben), können Sie die Oxidationsstufe eines solchen Atoms bestimmen durch Ausschluss. Bestimmen Sie zunächst die Ladung aller anderen Atome der Verbindung und berechnen Sie dann aus der bekannten Gesamtladung der Verbindung die Oxidationsstufe dieses Atoms.
   • Zum Beispiel in der Verbindung Na₂SO₄ die Ladung des Schwefelatoms (S) ist unbekannt - wir wissen nur, dass sie nicht Null ist, da Schwefel nicht in einem elementaren Zustand ist. Diese Verbindung dient als gutes Beispiel zur Veranschaulichung der algebraischen Methode zur Bestimmung der Oxidationsstufe.
2. 2 Finden Sie die Oxidationsstufen der verbleibenden Elemente in der Verbindung. Bestimmen Sie nach den oben beschriebenen Regeln die Oxidationsstufen der verbleibenden Atome der Verbindung. Vergessen Sie nicht die Ausnahmen von der Regel für O, H usw.
   • Für Na₂SO₄, finden wir nach unseren Regeln, dass die Ladung (und damit die Oxidationsstufe) des Na-Ions +1 und für jedes der Sauerstoffatome -2 beträgt.
3. 3 Multiplizieren Sie die Anzahl der Atome mit ihrer Oxidationsstufe. Da wir nun die Oxidationsstufen aller Atome außer einem kennen, muss berücksichtigt werden, dass es bei einigen Elementen mehrere Atome geben kann. Multiplizieren Sie die Anzahl der Atome jedes Elements (es wird in der chemischen Formel der Verbindung als ein Index nach dem Symbol des Elements angegeben) mit seiner Oxidationsstufe.
   • In Na₂SO₄ wir haben 2 Na-Atome und 4 O-Atome.Wenn wir also 2 × +1 multiplizieren, erhalten wir die Oxidationsstufe aller Na-Atome (2) und multiplizieren 4 × -2 - die Oxidationsstufe der O (-8)-Atome.
4. 4 Addieren Sie die vorherigen Ergebnisse. Wenn wir die Ergebnisse der Multiplikation zusammenfassen, erhalten wir die Oxidationsstufe der Verbindung ohne unter Berücksichtigung des Beitrags des gewünschten Atoms.
   • In unserem Beispiel für Na₂SO₄ wir addieren 2 und -8 und erhalten -6.
5. 5 Finden Sie die unbekannte Oxidationsstufe aus der Ladung der Verbindung. Sie haben nun alle Daten, um den gewünschten Oxidationszustand einfach zu berechnen. Schreiben Sie eine Gleichung auf, auf deren linker Seite die Summe der im vorherigen Berechnungsschritt erhaltenen Zahl und der unbekannten Oxidationsstufe und auf der rechten Seite die Gesamtladung der Verbindung steht. Mit anderen Worten, (Summe bekannter Oxidationsstufen) + (gewünschte Oxidationsstufe) = (Ladung einer Verbindung).
   • In unserem Fall, Na₂SO₄ die lösung sieht so aus:
     • (Summe bekannter Oxidationsstufen) + (gewünschte Oxidationsstufe) = (Verbindungsladung)
     • -6 + S = 0
     • S = 0 + 6
     • S = 6.V Na₂SO₄ Schwefel hat eine Oxidationsstufe 6.

Tipps

• In Verbindungen muss die Summe aller Oxidationsstufen gleich der Ladung sein. Wenn die Verbindung beispielsweise ein zweiatomiges Ion ist, muss die Summe der Oxidationsstufen der Atome der gesamten Ionenladung entsprechen.
• Es ist sehr nützlich, das Periodensystem verwenden zu können und zu wissen, wo sich die metallischen und nichtmetallischen Elemente darin befinden.
• Die Oxidationsstufe von Atomen in elementarer Form ist immer Null. Der Oxidationszustand eines einzelnen Ions ist gleich seiner Ladung. Elemente der Gruppe 1A des Periodensystems, wie Wasserstoff, Lithium, Natrium, haben in elementarer Form eine Oxidationsstufe von +1; Der Oxidationszustand von Metallen der Gruppe 2A, wie Magnesium und Calcium, beträgt +2 in elementarer Form. Sauerstoff und Wasserstoff können je nach Art der chemischen Bindung 2 verschiedene Oxidationsstufen aufweisen.

Was brauchst du

• Periodensystem
• Internetzugang oder Chemie-Nachschlagewerke
• Ein Blatt Papier, Kugelschreiber oder Bleistift
• Taschenrechner