Die Oxidationszahl einer Substanz berechnen: 12 Schritte (mit Bildern)

Schritte
- Teil 1 von 2: Zuweisung von Oxidationszahlen basierend auf chemischen Regeln
- Teil 2 von 2: Atomen ohne die Oxidationszahlenregeln Zahlen zuweisen
Tipps
Notwendigkeiten

In der Chemie bedeuten die Begriffe "Oxidation" und "die Ermäßigung" die Reaktionen, bei denen ein Atom (oder eine Gruppe von Atomen) Elektronen verliert bzw. aufnimmt. Oxidationszahlen sind Zahlen, die Atomen (oder Atomgruppen) zugewiesen werden, um Chemikern zu helfen, zu überprüfen, wie viele Elektronen zur Verdrängung verfügbar sind und ob bestimmte Reaktanten während einer Reaktion oxidieren oder reduzieren. Die Zuordnung von Oxidationszahlen zu Atomen kann sehr einfach bis komplexer sein, abhängig von der Ladung der Atome und der chemischen Zusammensetzung der Moleküle, zu denen sie gehören. Erschwerend kommt hinzu, dass einige Atome mehrere Oxidationszahlen haben können. Glücklicherweise unterliegt die Zuweisung von Oxidationszahlen klar definierten, leicht zu befolgenden Regeln, aber ein grundlegendes Verständnis der Chemie und Algebra wird die Anwendung dieser Regeln erheblich erleichtern.

Schritte

Teil 1 von 2: Zuweisung von Oxidationszahlen basierend auf chemischen Regeln

1. Bestimmen Sie, ob der fragliche Stoff elementar ist. Freie, ungebundene Atome haben immer eine Oxidationszahl von 0. Dies gilt sowohl für Atome, die aus einem einzigen Atom bestehen, als auch für Atome, deren elementare Form zwei- oder mehratomig ist.

Zum Beispiel Al_(S) und Cl₂ beide haben die Oxidationszahl 0, weil sie keine zusammengesetzten Atome sind.
Beachten Sie, dass Schwefel in seiner elementaren Form S₈ (Octaschwefel), obwohl unregelmäßig, hat auch eine Oxidationszahl von 0.

2. Bestimmen Sie, ob die fragliche Substanz ein Ion ist. Ionen haben Oxidationszahlen gleich ihrer Ladung. Dies gilt sowohl für ungebundene Ionen als auch für Ionen, die Teil eines zusammengesetzten Ions sind.

Zum Beispiel hat das Ion Cl eine Oxidationszahl -1.

Das Cl-Ion hat immernoch eine Oxidationszahl von -1, wenn es Teil der Verbindung NaCl . ist. Da das Na-Ion per Definition eine Ladung von +1 hat, wissen wir, dass das Cl-Ion eine Ladung von -1 hat, also ist die Oxidationszahl immer noch -1.

3. Bei Metallionen ist zu beachten, dass mehrere Oxidationszahlen möglich sind. Viele Metalle können mehr als eine Landung haben. Beispielsweise kann das Metall Eisen (Fe) ein Ion mit der Ladung +2 oder +3 . sein. die Ladung der Metallionen (und damit auch ihrer Oxidationszahlen) lässt sich im Verhältnis zur Ladung der anderen Atome, in deren Zusammensetzung sie enthalten sind, oder, wenn es als Text geschrieben ist, durch die Schreibweise in römischen Zahlen (wie z wie im sinne: "Das Eisen(III)-Ion hat eine Ladung von +3.").

Betrachten wir zum Beispiel eine Verbindung, die ein Aluminiumion enthält. Die Verbindung AlCl₃ hat eine Gebühr 0. Da wir wissen, dass Cl-Ionen eine Ladung von -1 haben und es 3 Cl-Ionen in der Verbindung gibt, muss das Al-Ion eine Ladung von +3 haben, damit die Ladung aller Ionen zusammen 0 . beträgt. Die Oxidationszahl von Al beträgt also +3.

4. Ordnen Sie Sauerstoff eine Oxidationszahl -2 zu (mit Ausnahmen). In fast in allen Fällen haben Sauerstoffatome eine Oxidationszahl von -2. Von dieser Regel gibt es einige Ausnahmen:

Wenn Sauerstoff im elementaren Zustand ist (O₂), dann ist die Oxidationszahl 0, was für alle Elementaratome gilt.

Wenn Sauerstoff Teil von . ist Peroxid, dann ist die Oxidationszahl -1. Peroxide sind eine Klasse von zusammengesetzten Substanzen, die eine Sauerstoff-Sauerstoff-Bindung (oder das Peroxidanion O₂). Zum Beispiel im Molekül H₂Ö₂ (Wasserstoffperoxid), Sauerstoff hat eine Oxidationszahl (und eine Ladung) von -1.Wenn Sauerstoff Teil eines Superoxids ist, beträgt die Oxidationszahl -0.5 ist.

Wenn Sauerstoff an Fluor gebunden ist, beträgt die Oxidationszahl +2. Weitere Informationen finden Sie in der folgenden Fluorregel. In (O₂F₂) ist das +1.

5. Ordnen Sie Wasserstoff eine Oxidationszahl von +1 zu (mit Ausnahmen). Wie bei Sauerstoff hängt die Oxidationszahl von Wasserstoff von Ausnahmefällen ab. Im Allgemeinen hat Wasserstoff eine Oxidationszahl +1 (außer in elementarer Form, H₂). Aber im Fall einer speziellen Verbindung namens Hybride hat Wasserstoff eine Oxidationszahl von -1.

Zum Beispiel von H₂Oh, wir wissen, dass Wasserstoff eine Oxidationszahl von +1 hat, weil Sauerstoff eine Ladung von -2 hat und wir 2 +1 Ladungen benötigen, um eine Verbindung mit einer Gesamtladung von Null herzustellen. Aber im Fall von Natriumhydrid, NaH, hat Wasserstoff eine Oxidationszahl von -1, weil das Na-Ion eine Ladung von +1 hat und um die Gesamtladung der Verbindung 0 zu machen, hat Wasserstoff eine Ladung (und damit eine Oxidationszahl ) von - 1.

6. Fluor hat stets eine Oxidationszahl von -1. Wie oben erwähnt, können die Oxidationszahlen bestimmter Elemente aufgrund verschiedener Faktoren (Metallionen, Sauerstoffatome in Peroxiden usw.).). Fluor hingegen hat eine Oxidationszahl von -1, und das ändert sich nie. Dies liegt daran, dass Fluor das elektronegativste Element ist, oder mit anderen Worten, es ist das Element, das am wenigsten bereit ist, Elektronen abzugeben und am ehesten Elektronen von anderen Atomen übernimmt. Daher ändert sich die Oxidationszahl nicht.

7. Die Oxidationszahlen in einer Verbindung sind gleich der Ladung der Verbindung. Die Oxidationszahlen aller Atome einer Verbindung sind gleich der Ladung dieser Verbindung. Wenn eine Verbindung beispielsweise keine Ladung hat, ist die Summe aller Oxidationszahlen null; wenn die Verbindung ein mehratomiges Ion mit einer Ladung von -1 ist, müssen die addierten Oxidationszahlen -1 betragen usw.

Dies ist eine gute Möglichkeit, Ihre Antwort zu überprüfen. Wenn die Oxidationszahlen einer Verbindung nicht zur Ladung dieser Verbindung passen, wissen Sie, dass Sie einen Fehler gemacht haben.

Teil 2 von 2: Atomen ohne die Oxidationszahlenregeln Zahlen zuweisen

1. Finde Atome ohne Oxidationszahlenregeln. Einige Atome folgen nicht den Regeln zum Ermitteln der Oxidationszahlen. Wenn ein Atom die obigen Regeln nicht erfüllt und Sie sich nicht sicher sind, wie hoch seine Ladung ist (z. B. wenn es Teil einer größeren Verbindung ist und die individuelle Ladung unbekannt ist), können Sie die Oxidationszahl dieses Atoms durch Eliminierung ermitteln. Zuerst bestimmen Sie die Oxidation jedes zweiten Atoms in der Verbindung. Dann löst man die Summe nach dem Unbekannten in der Gleichung auf, basierend auf der Gesamtladung der Verbindung.

Zum Beispiel im zusammengesetzten Na₂ALSO₄, die Ladung von Schwefel (S) ist unbekannt - es liegt nicht in der elementaren Form vor, also ist es nicht 0, aber das ist alles, was wir wissen. Dies ist ein guter Kandidat für die Anwendung dieser Methode zur algebraischen Bestimmung der Oxidationszahl.

2. Bestimmen Sie die bekannten Oxidationszahlen der anderen Elemente in der Verbindung. Mit den Regeln für die Zuweisung von Oxidationszahlen bestimmen wir, welche Oxidationszahlen die anderen Atome in der Verbindung haben. Ausnahmen wie O, H usw. beachten.

in Nac₂ALSO₄, wir wissen aufgrund unseres Regelwerks, dass das Na-Ion eine Ladung (und damit eine Oxidationszahl) von +1 hat und dass die Sauerstoffatome Oxidationszahlen von -2 . haben.

Bildtitel Find Oxidation Numbers Step 10

3. Multipliziere die Zahl jedes Atoms mit der Oxidationszahl. Da wir nun die Oxidationszahlen aller Atome außer dem Unbekannten kennen, müssen wir bedenken, dass einige dieser Atome mehr als einmal vorkommen können. Multiplizieren Sie jeden Koeffizienten (in Index nach dem Symbol des Atoms in der Verbindung geschrieben) mit der Oxidationszahl.

Was Na . angeht₂ALSO₄, wir wissen, dass es 2 Na-Atome und 4 O-Atome gibt. Wir führen nun die folgende Rechnung 2 × +1 durch, um die Oxidationszahl von Na, 2, zu erhalten, und multiplizieren 4 × -2 , die Oxidationszahl von O, -8.

Bildtitel Find Oxidation Numbers Step 11

4. Füge die Ergebnisse zusammen. Die Addition der Ergebnisse dieser Multiplikationen ergibt die Oxidationszahl der Verbindung,ohne um die Oxidationszahl des unbekannten Atoms zu berücksichtigen.

In unserem Beispiel mit Na₂ALSO₄, wir addieren 2 zu -8 um -6 . zu erhalten.

Bildtitel Find Oxidation Numbers Step 12

5. Berechnen Sie die unbekannte Oxidationszahl basierend auf der Ladung der Verbindung. Sie haben jetzt alle Daten, um die unbekannte Oxidationszahl mithilfe einer einfachen Algebra zu finden. Wir verwenden eine Gleichung und die Antwort aus dem vorherigen Schritt, plus die Ladung der Verbindung. Mit anderen Worten: (Summe der unbekannten Oxidationszahlen) + (die unbekannte Oxidationszahl, die Sie wissen möchten) = (Ladung der Verbindung).

Am Beispiel von Na₂ALSO₄, das lösen wir wie folgt:

(Summe bekannter Oxidationszahlen) + (unbekannte Oxidationszahl, die Sie lösen möchten) = (Ladung der Verbindung)

-6 + S = 0

S = 0 + 6

S = 6. S hat eine Oxidationszahl oder 6 in Nac₂ALSO₄.

Tipps

Atome in ihrer Grundform haben immer eine Oxidationszahl 0. Ein aus 1 Atom bestehendes Ion hat eine Oxidationszahl gleich der Ladung. Metalle der Gruppe 1A wie Wasserstoff, Lithium und Natrium haben eine Oxidationszahl von +1; Metalle der Gruppe 2A wie Magnesium und Calcium haben eine Oxidationszahl von +2. Sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff können je nach Bindung 2 verschiedene Oxidationszahlen haben.
In einer Verbindung sollte die Summe aller Oxidationszahlen 0 . betragen. Bei einem Ion mit 2 Atomen muss die Summe der Oxidationszahlen gleich der Ladung des Ions sein.
Es ist sehr nützlich zu wissen, wie man das Periodensystem liest und wo man die Metalle und Nichtmetalle findet.