Како одредити оксидационе бројеве
Разумевање оксидационих бројева (или оксидационих стања) је кључни концепт у хемији који нам помаже да разумемо хемијске реакције, посебно редокс реакције. Оксидациони број је број електрона који се морају додати или уклонити са атома да би се он променио у основно стање. У овом чланку ћемо детаљно истражити како одредити оксидациони број елемента у хемијском једињењу.
Основе оксидационог броја
Оксидациони бројеви се могу сматрати формалним алатом за израчунавање који описује расподелу електрона унутар молекула или јона. Иако оксидациони бројеви не представљају увек стварно електрично наелектрисање атома у молекулу, они поједностављују процес хемијске анализе.
Нека основна правила за одређивање оксидационих бројева су следећа:
1. Оксидациони број елемента у облику молекула елемента (хомонуклеарни) је увек нула. На пример:
– O₂ (дикисеоник) -> Његов оксидациони број је 0
– N₂ (динитроген) -> Његов оксидациони број је 0
2. Оксидациони број за монатомски јон једнак је наелектрисању јона.
– Na⁺ -> Његов оксидациони број је +1
– Cl⁻ -> Његов оксидациони број је -1
3. Оксидациони број водоника је +1 када је везан са неметалом и -1 када је везан са металом у хидриду. На пример:
– H₂O -> Водоник има оксидациони број +1
– NaH -> Водоник има оксидациони број -1
4. Оксидациони број кисеоника је обично -2 у већини једињења, али постоје изузеци као што су пероксиди где је оксидациони број кисеоника -1.
– H₂O -> Кисеоник има оксидациони број -2
– H₂O₂ (водоник-пероксид) -> Кисеоник има оксидациони број -1
5. Оксидациони број халогена (F, Cl, Br, I) у једињењима је обично -1, осим у комбинацији са кисеоником или другим халогенима где може бити другачији.
Кораци за одређивање оксидационих бројева
Да бисмо одредили оксидациони број елемента у једињењу, можемо пратити ове кораке:
Корак 1: Напишите молекуларну структуру/формулу једињења
Почните тако што ћете написати молекуларну структуру или формулу једињења. На пример, за H₂SO₄ (сумпорна киселина).
Корак 2: Одређивање оксидационог броја елемената на основу правила
– За H₂SO₄, знамо да водоник скоро увек има оксидациони број +1, а кисеоник скоро увек -2.
– Водоник (H): +1 (2 H атома, +2 укупно)
– Кисеоник (O): -2 (4 атома O, -8 укупно)
Корак 3: Одређивање оксидационог броја непознатог елемента
Ако једињење треба да буде потпуно неутрално или ако правимо јоне, морамо осигурати да је укупна вредност оксидационог броја нула за неутрална једињења или једнака јонском наелектрисању за јоне.
– Сумпорна киселина (H₂SO₄) је неутрално једињење. Стога, укупан број оксидационих стања мора бити нула.
– Већ имамо оксидационе бројеве за H (+1) и O (-2), па да бисмо пронашли оксидациони број сумпора (S), користимо једначину:
\[
2(+1) + S + 4(-2) = 0
\]
\[
2 + S – 8 = 0
\]
\[
С – 6 = 0
\]
\[
S = +6
\]
Дакле, оксидациони број сумпора у H₂SO₄ је +6.
Корак 4: Верификација
Проверите да ли је укупан збир оксидационих бројева једнак 0 за неутралне молекуле или одговара јонском наелектрисању ако радимо са јонима.
Још један пример одређивања оксидационих бројева
Пример 1: Калијум перманганат (KMnO₄)
За ову комбинацију пратимо горе наведена правила:
– Калијум (K): Обично +1
– Кисеоник (O): -2
Знамо да је овај молекул неутралан, што резултира једначином:
\[
1(+1) + Mn + 4(-2) = 0
\]
\[
1 + Mn – 8 = 0
\]
\[
Мн – 7 = 0
\]
\[
Mn = +7
\]
Дакле, оксидациони број Mn у KMnO₄ је +7.
Пример 2: Амонијум нитрат (NH₄NO₃)
За ово једињење имамо два дела: NH₄⁺ и NO₃⁻.
– NH₄⁺:
– Водоник (H): +1
– Дакле, за азот (N) у NH₄⁺:
\[
N + 4(+1) = +1
\]
\[
N + 4 = +1
\]
\[
N = -3
\]
– НЕ₃⁻:
– Кисеоник (O): -2
– Азот (N) у NO₃⁻:
\[
N + 3(-2) = -1
\]
\[
N – 6 = -1
\]
\[
N = +5
\]
Неки изузеци и посебне ствари
Постоје неки изузеци од општег правила које треба имати на уму:
1. Кисеоник у пероксиду:
– У H₂O₂ или Na₂O₂, кисеоник има оксидациони број -1, а не -2.
2. Елементи са вишеструким оксидационим бројевима:
– Елементи као што су фосфор (P), сумпор (S) и прелазни метали често имају различите оксидационе бројеве у различитим једињењима. На пример, гвожђе (Fe) може имати оксидациони број +2 или +3.
3. Земноалкални метали су увек +2, а алкални метали су увек +1.
Закључак
Одређивање оксидационих бројева је фундаментална и неопходна вештина у хемији, посебно за разумевање редокс реакција и разних других врста хемијских реакција. Пратећи горе наведена правила и кораке, моћи ћете правилно да одредите оксидационе бројеве у различитим хемијским једињењима. Вежбајте одређивање оксидационих бројева са различитим примерима једињења како бисте ојачали своје разумевање.
