Wéi een d'Oxidatiounszuelen bestëmmt
D'Verstoe vun Oxidatiounszuelen (oder Oxidatiounszustänn) ass e wichtege Konzept an der Chimie, deen eis hëlleft chemesch Reaktiounen, besonnesch Redoxreaktiounen, ze verstoen. D'Oxidatiounszuel ass d'Zuel vun den Elektronen, déi vun engem Atom bäigefüügt oder ewechgeholl musse ginn, fir en an säin Grondzoustand ëmzestellen. An dësem Artikel wäerte mir am Detail ënnersichen, wéi een d'Oxidatiounszuel vun engem Element an enger chemescher Verbindung bestëmmt.
Grondlage vun der Oxidatiounszuel
Oxidatiounszuele kënnen als e formellt mathematescht Instrument ugesi ginn, dat d'Verdeelung vun Elektronen an engem Molekül oder Ion beschreift. Och wann Oxidatiounszuele net ëmmer déi tatsächlech elektresch Ladung vun den Atomer am Molekül representéieren, erliichteren se d'chemesch Analyse.
E puer grondleeënd Reegele fir d'Bestimmung vun der Oxidatiounszuel sinn:
1. D'Oxidatiounszuel vun engem Element a Form vun engem Elementmolekül (homonuklear) ass ëmmer null. Zum Beispill:
– O₂ (Dioxygen) -> Seng Oxidatiounszuel ass 0
– N₂ (Distickstoff) -> Seng Oxidatiounszuel ass 0
2. D'Oxidatiounszuel fir e monoatomescht Ion ass gläich wéi d'Ladung vum Ion.
– Na⁺ -> Seng Oxidatiounszuel ass +1
– Cl⁻ -> Seng Oxidatiounszuel ass -1
3. D'Oxidatiounszuel vu Waasserstoff ass +1 wann e mat engem Netmetall gebonnen ass an -1 wann e mat engem Metall an engem Hydrid gebonnen ass. Zum Beispill:
– H₂O -> Waasserstoff huet eng Oxidatiounszuel vun +1
– NaH -> Waasserstoff huet eng Oxidatiounszuel vun -1
4. D'Oxidatiounszuel vu Sauerstoff ass normalerweis -2 an de meeschte Verbindungen, awer et gëtt Ausnamen, wéi zum Beispill a Peroxiden, wou d'Oxidatiounszuel vu Sauerstoff -1 ass.
– H₂O -> Sauerstoff huet eng Oxidatiounszuel vun -2
– H₂O₂ (Waasserstoffperoxid) -> Sauerstoff huet eng Oxidatiounszuel vun -1
5. D'Oxidatiounszuel vun Halogenen (F, Cl, Br, I) a Verbindungen ass normalerweis -1, ausser a Kombinatioun mat Sauerstoff oder aneren Halogenen, wou se anescht ka sinn.
Schrëtt fir d'Oxidatiounszuelen ze bestëmmen
Fir d'Oxidatiounszuel vun engem Element an enger Verbindung ze bestëmmen, kënne mir dës Schrëtt verfollegen:
Schrëtt 1: Schreift d'Molekularstruktur/Formel vun der Verbindung
Fänkt un andeems Dir d'Molekularstruktur oder d'Formel vun der Verbindung opschreift. Zum Beispill fir H₂SO₄ (Schwefelsäure).
Schrëtt 2: Bestëmmt d'Oxidatiounszuel vun Elementer baséiert op de Reegelen
– Fir H₂SO₄ wësse mer, datt Waasserstoff bal ëmmer eng Oxidatiounszuel vun +1 an Sauerstoff bal ëmmer -2 huet.
– Waasserstoff (H): +1 (2 H-Atomer, +2 am Ganzen)
– Sauerstoff (O): -2 (4 O-Atomer, -8 am Ganzen)
Schrëtt 3: Bestëmmt d'Oxidatiounszuel vum onbekannte Element
Wann d'Verbindung komplett neutral soll sinn oder wann mir Ionen bilden, musse mir sécher stellen, datt de Gesamtwäert vun der Oxidatiounszuel Null fir neutral Verbindungen oder gläich wéi d'ionesch Ladung fir Ionen ass.
– Schwefelsäure (H₂SO₄) ass eng neutral Verbindung. Dofir muss déi total Zuel vun den Oxidatiounszustänn null sinn.
– Mir hunn d'Oxidatiounszuele fir H (+1) an O (-2) scho, dofir benotze mir d'Equatioun fir d'Oxidatiounszuel vu Schwefel (S) ze fannen:
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
S – 6 = 0
\]
\[
S = +6
\]
Also ass d'Oxidatiounszuel fir Schwefel an H₂SO₄ +6.
Schrëtt 4: Verifizéierung
Vergewëssert Iech, datt d'Gesamtzomm vun den Oxidatiounszuelen gläich 0 fir neutral Moleküle ass oder der ionescher Ladung entsprécht, wa mir mat Ionen schaffen.
En anert Beispill fir d'Bestimmung vun Oxidatiounszuelen
Beispill 1: Kaliumpermanganat (KMnO₄)
Fir dës Verbindung befollege mir déi uewe genannten Reegelen:
– Kalium (K): Normalerweis +1
– Sauerstoff (O): -2
Mir wëssen, datt dëst Molekül neutral ass, wat zu der Equatioun féiert:
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Mn – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Also ass d'Oxidatiounszuel vu Mn an KMnO₄ +7.
Beispill 2: Ammoniumnitrat (NH₄NO₃)
Fir dës Verbindung hu mir zwou Deeler: NH₄⁺ an NO₃⁻.
– NH₄⁺:
– Waasserstoff (H): +1
– Also fir Stickstoff (N) an NH₄⁺:
\[
N + 4(+1) = +1
\]
\[
N + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– NEE₃⁻:
– Sauerstoff (O): -2
– Stéckstoff (N) an NO₃⁻:
\[
N + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
N = +5
\]
E puer Ausnamen a speziell Saachen
Et ginn e puer Ausnamen vun der allgemenger Regel, déi een am Kapp behale soll:
1. Sauerstoff am Peroxid:
– An H₂O₂ oder Na₂O₂ huet Sauerstoff eng Oxidatiounszuel vun -1, net -2.
2. Elementer mat méifach Oxidatiounszuelen:
– Elementer wéi Phosphor (P), Schwefel (S) an Iwwergangsmetaller hunn dacks ënnerschiddlech Oxidatiounszuelen a verschiddene Verbindungen. Zum Beispill kann Eisen (Fe) eng Oxidatiounszuel vun +2 oder +3 hunn.
3. Äerdalkalimetaller sinn ëmmer +2 an Alkalimetaller sinn ëmmer +1.
Conclusioun
D'Bestimmung vun Oxidatiounszuelen ass eng fundamental a wesentlech Fäegkeet an der Chimie, besonnesch fir d'Verständnis vun Redoxreaktiounen a verschiddenen aneren Aarte vu chemesche Reaktiounen. Wann Dir déi uewe genannte Reegelen a Schrëtt befollegt, kënnt Dir d'Oxidatiounszuelen a verschiddene chemesche Verbindungen korrekt bestëmmen. Übt d'Bestimmung vun Oxidatiounszuelen mat verschiddene Beispiller vu Verbindungen, fir Äert Verständnis ze verbesseren.
