16.3: Oxidační Stavy – Elektron Účetnictví

Redoxní reakce jsou o elektrony předávány z jedné látky na druhou, takže to je užitečné mít systém pro sledování toho, co získá a co ztratí elektrony, a kolik elektronů jsou zapojeny. Systém vedení záznamů pro redoxní reakce se nazývá oxidační čísla. Můžete si také pamatovat něco, co se nazývá elektronegativita z dřívějších tříd chemie.

Když se dva atomy různých prvků jsou vzájemně spojeny kovalentní vazbu (sdílení elektronů), elektrony nejsou obecně sdíleny rovnoměrně mezi oběma atomy, vzhledem k rozdílům v jejich electronegativities. Ber to jako přetahování elektronů. Někdy se oba atomy táhnout stejnou silou na sdílené elektrony; jindy je jasně silnější hráč, který bude táhnout elektrony blíž k sobě.

zvažte vazbu mezi atomem vodíku (s jedním valenčním elektronem)a atomem kyslíku (se šesti valenčními elektrony):

+

=

Because oxygen has a higher electronegativity than hydrogen, the shared electrons are closer to the oxygen atom than to atom vodíku. Nejedná se o úplný přenos elektronů, který by vytvořil iont, ale tvoří se částečné náboje. Vodíkový konec vazby je částečně kladný (+1), protože částečně ztratil jeden elektron a kyslíkový konec H-O je částečně záporný (-1), protože částečně získal jeden elektron z vodíku:

Our molecule is incomplete, however, because there is a lone electron around oxygen. Let’s add one more hydrogen to complete our water molecule:

vidíme, že každý ze dvou vodíků „ztratil“ jeden elektron kyslíku. Kyslík „získal“ dva elektrony-jeden z každého vodíku. Opět to nejsou pravé ionty, ale je užitečné myslet na ně stejným způsobem.

náboje dané atomům v molekule tímto způsobem se nazývají oxidační čísla. Pomocí oxidačních čísel můžeme sledovat, kde jsou elektrony v molekule a jak se pohybují během reakce. V našem příkladu vody je vodíku přiděleno oxidační číslo +1, protože každý jednotlivý vodík „ztratil“ jeden elektron. Kyslík má oxidační číslo +2, protože jediný atom kyslíku „získal“ celkem dva elektrony, jeden z každého vodíku.

Zde je další molekuly zahrnující vodík a kyslík—peroxid vodíku, H2O2:

V peroxidu vodíku, každý kyslík má stále oxidační číslo +1, protože každý vodík „vzdá“ elektronu na kyslík. Kyslík má však nyní oxidační číslo -1, protože každý kyslík získává pouze jeden elektron ze sousedního vodíku. Elektrony mezi dvěma identickými atomy kyslíku jsou sdíleny rovnoměrně, takže z této vazby není žádný částečný náboj.

Znalost oxidačního čísla každého jednotlivého prvku v molekule bude klíčovým krokem v našem chápání redoxních reakcí. Naštěstí to obvykle nebude zahrnovat kreslení elektronových bodových diagramů. Místo toho existuje řada pravidel, která můžeme použít k určení oxidačních čísel. Zde jsou hlavní pravidla:

	oxidační číslo čistého prvku (sám o sobě, a ne iont) je nulová.	Element Oxidation Number Na 0 H2 0 O2 0 P4 0
	The oxidation number of a monatomic ion (by itself or as part of an ionic compound) is equal k jeho náboji. Alkalické kovy—prvky v prvním sloupci periodické tabulky—bude mít vždy oxidační číslo +1; Alkalických zemin, kovy (sloupec 2) jsou téměř vždy +2.	Ionic Compound Ions Charge Oxidation Number NaCl Na+ +1 +1 Cl- -1 -1 Mg3N2 Mg+2 +2 +2 N-3 -3 -3
	The oxidation number of hydrogen is almost always +1 when it is in a compound.	Compound Element Oxidation Number HCl H +1 Cl -1 H2S H +1 S -2
	oxidační číslo kyslíku je téměř vždy -2, když je ve sloučenině. výjimky: peroxidy, jako je peroxid vodíku. V peroxidech má kyslík oxidační číslo -1. když je kyslík kombinován s fluorem, jeho oxidační číslo je +2.	Compound Element Oxidation Number MgO magnesium oxide Mg +2 O -2 Na2O sodium oxide Na +1 O -2 Na2O2 peroxid sodíku Na +1 O -1
	součet oxidačních čísel ve sloučenině je nulová. abychom určili oxidační číslo Mn v Mn2O7, musíme pracovat zpět: víme, že každý kyslík je -2 (pravidlo 4). 7 kyslík dává celkem: -2 × 7 atomů = -14 celkem Protože součet oxidačních čísel musí být nula, celkový oxidační číslo Mn musí být +14 zrušit kyslíku je -14, ale protože tam jsou 2 Mn atomů, každý atom bude mít oxidační číslo +7: +14 total 2 Mn atoms = +7	Compound Element Oxidation Number Number of Atoms Total Mg3N2 Mg +2 3 +6 N -3 2 -6 SUM 0 Mn2O7 Mn +7 2 +14 O -2 7 -14 SUM 0 Cl2O3 Cl +3 2 +6 O -2 3 -6 SUM 0
	součet oxidačních čísel v polyatomickém iontu se rovná náboji na tomto iontu. znovu pracujte zpět a určete oxidační číslo jakéhokoli atomu bez kyslíku nebo vodíku. určit oxidační číslo Cr v Cr2O72- : Kyslíku bude -2 (Pravidlo 4), celkem: -2 × 7 = -14 Protože součet oxidačních čísel bude -2 (poplatek na celý ion), celkem za celou Čr, musí být +12, protože: +12 + (-14) = -2 Protože tam jsou dva Cr, každý Cr bude mít oxidační číslo +6. = +7 +12 2 = +6	Compound Element Oxidation Number Number of Atoms Total NO3- N +5 1 +5 O -2 3 -6 SUM -1 Cr2O72- Cr +6 2 +12 O -2 7 -14 SUM -2 SO42- S +6 1 +6 O -2 4 -8 SUM -2

It is je důležité si uvědomit, že oxidační číslo se vždy vztahuje na každý jednotlivý atom ve sloučenině, nikoli na součet tohoto prvku.

například, v H2O, celkový pozitivní „náboj“ pro oba atomy vodíku bude +2 (což vyrovnává s -2 z kyslíku), ale každý vodík má oxidační číslo +1.