Oblicz liczbę utleniania substancji

Wideo: JAK WYZNACZYĆ STOPIEŃ UTLENIENIA? - WYJAŚNIONY W 5 MINUT! | Chemia

Zawartość

Do kroku
Część 1 z 2: Przypisywanie stopni utlenienia na podstawie reguł chemicznych
Część 2 z 2: Przypisywanie liczb atomom bez reguł dotyczących stopni utlenienia
Porady
Potrzeby

W chemii terminy „utlenianie” i „redukcja” oznaczają te reakcje, w których atom (lub grupa atomów) odpowiednio traci lub zyskuje elektrony. Liczby utlenienia to liczby przypisane atomom (lub grupom atomów), aby pomóc chemikom w kontrolowaniu, ile elektronów jest dostępnych do wyparcia i czy dane reagenty utleniają się lub redukują podczas reakcji. Proces przypisywania stopni utlenienia atomom może wahać się od bardzo prostego do bardziej złożonego, w zależności od ładunku atomów i składu chemicznego cząsteczek, których są częścią. Aby skomplikować sprawę, niektóre atomy mogą mieć wiele stopni utlenienia. Na szczęście przypisywanie stopni utlenienia podlega jasno zdefiniowanym, łatwym do przestrzegania regułom, ale podstawowa znajomość chemii i algebry znacznie ułatwi korzystanie z tych reguł.

Do kroku

Część 1 z 2: Przypisywanie stopni utlenienia na podstawie reguł chemicznych

Ustal, czy dana substancja jest elementarna. Wolne, niezwiązane atomy mają zawsze stopień utlenienia równy 0. Dotyczy to zarówno atomów, które składają się z pojedynczego atomu, jak i atomów, których forma pierwiastkowa jest dwuatomowa lub wieloatomowa.
- Na przykład Al_(s) i Cl₂ oba mają stopień utlenienia 0, ponieważ nie są atomami złożonymi.
- Zauważ, że siarka w jej elementarnej formie, S.₈ (oktasiarka), chociaż nieregularny, ma również stopień utlenienia równy 0.
Ustal, czy dana substancja jest jonem. Jony mają stopnie utlenienia równe ich ładunkowi. Dotyczy to niezwiązanych jonów, jak również jonów, które są częścią jonu złożonego.
- Na przykład jon Cl ma stopień utlenienia -1.
- Jon Cl wciąż ma stopień utlenienia -1, gdy jest częścią związku NaCl. Ponieważ jon Na z definicji ma ładunek +1, wiemy, że jon Cl ma ładunek -1, więc stopień utlenienia nadal wynosi -1.
W przypadku jonów metali warto pamiętać, że możliwe są wielokrotne stopnie utlenienia. Wiele metali może mieć więcej niż jedno lądowanie. Na przykład metaliczne żelazo (Fe) może być jonem o ładunku +2 lub +3. ładunek jonów metali (a tym samym ich stopnie utlenienia) można określić w odniesieniu do ładunku innych atomów, w skład których wchodzą, lub, gdy jest napisane jako tekst, za pomocą zapisu cyframi rzymskimi (np. zdanie: „Jon żelaza (III) ma ładunek +3”).
- Na przykład, przyjrzyjmy się bliżej związkowi zawierającemu jon glinu. Związek AlCl₃ ma ładunek 0. Ponieważ wiemy, że jony Cl mają ładunek -1 i 3 jony Cl są obecne w związku, jon Al musi mieć ładunek +3, więc ładunek wszystkich jonów dodanych razem wynosi 0. Tak więc stopień utlenienia Al wynosi +3.
Przypisz tlenowi stopień utlenienia -2 (z wyjątkami). W prawie we wszystkich przypadkach atomy tlenu mają stopień utlenienia -2. Istnieje kilka wyjątków od tej reguły:
- Kiedy tlen jest w stanie elementarnym (O₂), to stopień utlenienia jest równy 0, co dotyczy wszystkich atomów elementarnych.
- Kiedy tlen jest częścią nadtlenek, wtedy stopień utlenienia wynosi -1. Nadtlenki to klasa związków, które mają wiązanie tlen-tlen (lub anion nadtlenkowy O₂). Na przykład w cząsteczce H₂O₂ (nadtlenek wodoru) tlen ma stopień utlenienia (i ładunek) równy -1, a gdy tlen jest częścią nadtlenku, stopień utlenienia wynosi -0,5.
- Gdy tlen jest związany z fluorem, stopień utlenienia wynosi +2. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z poniższą zasadą dotyczącą fluoru. Ja nie₂FA.₂) to jest +1.
Przypisz wodórowi stopień utlenienia +1 (z wyjątkami). Podobnie jak w przypadku tlenu, stopień utlenienia wodoru zależy od wyjątkowych przypadków. Ogólnie wodór ma stopień utlenienia +1 (z wyjątkiem postaci pierwiastkowej, H.₂). Ale w przypadku specjalnego związku zwanego hybrydami wodór ma stopień utlenienia -1.
- Na przykład od H.₂Och, wiemy, że wodór ma stopień utlenienia +1, ponieważ tlen ma ładunek -2 i potrzebujemy 2 ładunków +1, aby stworzyć związek o całkowitym ładunku równym zero. Ale z substancją wodorek sodu, NaH, wodór ma stopień utlenienia -1, ponieważ jon Na ma ładunek +1 i aby uzyskać całkowity ładunek związku 0, wodór ma ładunek (a zatem stopień utlenienia) równy -1.
Fluor zawsze stopień utlenienia -1. Jak wskazano powyżej, stopnie utlenienia niektórych pierwiastków mogą się zmieniać z powodu różnych czynników (jony metali, atomy tlenu w nadtlenkach itp.). Z drugiej strony fluor ma stopień utlenienia -1 i to się nigdy nie zmienia. Dzieje się tak, ponieważ fluor jest pierwiastkiem najbardziej elektro-ujemnym, czyli innymi słowy, jest pierwiastkiem, który jest najmniej skłonny oddawać elektrony i najprawdopodobniej przejmować elektrony od innych atomów. Dlatego stopień utlenienia nie ulegnie zmianie.
Stopnie utlenienia w związku są równe ładunkowi związku. Stopnie utlenienia wszystkich atomów w związku są równe ładunkowi tego związku. Na przykład, jeśli związek nie ma ładunku, suma wszystkich stopni utlenienia będzie wynosić zero; jeśli związek jest jonem poliatomowym o ładunku -1, to dodany stopień utlenienia musi wynosić -1 itd.
- To dobry sposób na sprawdzenie odpowiedzi - jeśli zsumowane wartości utleniania związku nie są równe ładunkowi tego związku, to wiesz, że popełniłeś błąd.

Część 2 z 2: Przypisywanie liczb atomom bez reguł dotyczących stopni utlenienia

Znajdź atomy bez reguł liczby utlenienia. Niektóre atomy nie przestrzegają zasad ustalania stopni utlenienia. Jeśli atom nie spełnia powyższych zasad i nie masz pewności, jaki jest jego ładunek (na przykład, jeśli jest częścią większego związku, więc indywidualny ładunek jest nieznany), możesz obliczyć stopień utlenienia tego atomu przez eliminacja. Najpierw określ, jakie jest utlenienie każdego innego atomu w związku. Następnie rozwiązujesz sumę dla nieznanego w równaniu, w oparciu o całkowity ładunek związku.
- Na przykład w związku Na₂WIĘC₄, ładunek siarki (S) jest nieznany - nie jest w formie elementarnej, więc nie jest równy 0, ale to wszystko, co wiemy. Jest to dobry kandydat do zastosowania tej metody do algebraicznego określenia stopnia utlenienia.
Określ znane stopnie utlenienia innych pierwiastków w związku. Korzystając z reguł przypisywania stopnia utlenienia, określamy, jakie liczby utlenienia mają inne atomy w związku. Pamiętaj o wyjątkach, takich jak O, H itp.
- W Na₂WIĘC₄wiemy, opierając się na naszym zbiorze reguł, że jon Na ma ładunek (a tym samym stopień utlenienia) równy +1, a atomy tlenu mają stopień utlenienia -2.
Pomnóż liczbę każdego atomu przez stopień utlenienia. Teraz, gdy znamy stopnie utlenienia wszystkich atomów z wyjątkiem nieznanego, będziemy musieli wziąć pod uwagę, że niektóre z tych atomów mogą wystąpić więcej niż raz. Pomnóż każdy współczynnik (zapisany w indeksie dolnym po symbolu atomu w związku) przez stopień utlenienia.
- Jeśli chodzi o Na₂WIĘC₄, wiemy, że są 2 atomy Na i 4 atomy O. Teraz wykonujemy następujące obliczenia, 2 × +1, aby uzyskać liczbę utleniania Na, 2, i mnożymy 4 × -2, liczbę utleniania O, -8.
Dodaj wyniki. Dodanie wyników tych mnożeń daje stopień utlenienia związku, bez biorąc pod uwagę stopień utlenienia nieznanego atomu.
- W naszym przykładzie z Na₂WIĘC₄, dodajemy 2 do -8, aby uzyskać -6.
Oblicz nieznany stopień utlenienia na podstawie ładunku związku. Masz teraz wszystkie dane, aby znaleźć nieznany stopień utlenienia za pomocą prostej algebry. Użyjemy równania i odpowiedzi z poprzedniego kroku oraz ładunku związku. Innymi słowy: (Suma nieznanych stopni utlenienia) + (nieznany stopień utlenienia, który chcesz poznać) = (ładunek związku).
- W przykładzie Na₂WIĘC₄rozwiązujemy to w następujący sposób:
  - (Suma znanych stopni utlenienia) + (nieznany stopień utlenienia, który chcesz rozwiązać) = (ładunek związku)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S ma stopień utlenienia lub 6 w Na₂WIĘC₄.

Porady

Atomy w swojej podstawowej postaci mają zawsze stopień utlenienia równy 0. Jon składający się z 1 atomu ma stopień utlenienia równy ładunkowi. Metale grupy 1A, takie jak wodór, lit i sód, mają stopień utlenienia +1; Metale grupy 2A, takie jak magnez i wapń, mają stopień utlenienia +2. Zarówno wodór, jak i tlen mogą mieć 2 różne stopnie utlenienia, w zależności od ich wiązania.
W związku suma wszystkich stopni utlenienia powinna być równa 0. Jeśli występuje jon o 2 atomach, to suma stopni utlenienia powinna być równa ładunkowi jonu.
Warto wiedzieć, jak czytać układ okresowy pierwiastków i gdzie znaleźć metale i niemetale.