Sådan bestemmes graden af oxidation

Alle kemikalier består af molekyler, der er de mindste partikler. De er elektrisk neutrale og består af atomer, der er bundet af kovalente bindinger. Evnen af atomer af kemiske elementer til at danne et vist antal bindinger i molekyler hedder valens. I forbindelse med fremkomsten og udviklingen af teorien om kemiske bindinger har dette koncept gennemgået væsentlige ændringer og har for tiden ikke en klar videnskabelig fortolkning. Den anvendes hovedsagelig til metodiske formål og er ofte identificeret med graden af oxidation. Hvis et molekyle er den mindste partikel af et stof, er atomet den mindste udelelige partikel af et kemisk element. Atomet er også en elektrisk neutral partikel, i midten er der en kerne bestående af positivt ladede protoner, og omkring den er en sky af elektroner (negativt ladet). Derfor er den positive ladning af kernen afbalanceret af en negativ elektronladning. For at forstå, hvordan man bestemmer graden af oxidation og hvad det er, skal man overveje strukturen af molekyler af specifikke stoffer.

I et molekyle af hydrogenchlorid (HCI) mellem hydrogen og chlor er der et fælles par elektroner. Hydrogenatomet har 1 proton og 1 elektron. Kloratomet har 17 protoner og 17 elektroner, en af de 7 elektroner i den ydre skal af elektrontætheden er forenet med hydrogenatomets elektron og danner således et elektronpar: H: Cl. I H2S-molekylet dannede svovlatom to generelle elektroner med begge hydrogenatomer: H: S: H. Hvordan bestemmes oxidationsgraden af et element, for eksempel chlor og hydrogen i et HCI-molekyle og hydrogen og svovl i et H2S-molekyle? Valence giver en ide om antallet af bindinger eller elektronpar dannet i molekylet, men indikerer ikke deres forskydning.

Det antages, at elektronerne af atomer i molekylet er kombineret i elektronpar, der forskydes til det mest elektronegative atom. Hydrogen og chlor i HCI er i stand til at indgå i en binding, der skiftes til chloratom, da det er den mest elektronegative. I hydrogen er oxidationsgraden således plus 1 og for chlor, minus 1. Hvert hydrogenatom i H2S-molekylet kommer i en binding med svovlatomet, som igen har to bindinger. Begge elektronpar i dette tilfælde skiftes til svovlatom. Derfor er oxidationsgraden for hydrogen, plus 1, og for svovlatomet - minus 2. Hvorledes bestemmes oxidationsgraden af et stof, f.eks. HCI, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si? Graden af oxidation af et enkelt eller komplekst stof er altid 0, da stoffet består af molekyler eller atomer, og de er elektrisk neutrale. Baseret på dette er oxidationsgraden af elementet i molekylet fundet.

For eksempel med hypochlorsyre kan man overveje, hvordan man bestemmer graden af oxidation for Cl-atom. I HClO-molekylet, som i ethvert andet stof, er hydrogen altid (med undtagelse af hydrider) kendetegnet ved en oxidationstilstand på plus 1, og oxygen oxideres altid minus 2 (undtagen bariumperoxid og oxygenfluorid). Da molekylet selv ikke har en afgift, kan vi skrive ligningen: (+1) + x + (-2) = 0. Denne ligning skal løses: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) Således viser det sig, at graden af oxidation af Cl i molekylet af hypochlorsyre er lig med plus 1. Dette eksempel viser, hvordan man bestemmer graden af oxidation af et specifikt element i et hvilket som helst molekyle. Først og fremmest placeres de kendte værdier af de elementer, hvis valens eller graden af oxidation ikke ændres.

Graden af oxidation er således en konventionel mængde (den formelle ladning af et atom i et molekyle) anvendt til at skrive reaktionsligningerne associeret med oxidationen eller reduktionen af forskellige stoffer. Denne værdi er lig med antallet af elektroner, som er fuldstændigt skiftet mod molekylens elektronegative kemiske elementer. Graden af oxidation registreres over den konventionelle betegnelse af atomet. En sådan rekord angiver, hvordan man bestemmer graden af oxidation af et bestemt element i et molekyle af ethvert stof. For eksempel skal posten (Na + 1Cl-1) forstås, at i saltet af saltet er graden af natriumoxidation plus 1 og den for chlor minus 1, således: (+1) + (-1) = 0. I kaliumpermanganatmolekylet (K + 1Mn + 7O-24) for kalium plus 1, for mangan plus 7, for oxygen minus 2, det vil sige: (+1) + (+7) + 2 • (-2) = 0. I molekylet af den sure salpetersyre (H + 1N + 5O-23) for hydrogen plus 1 for nitrogen plus 5 for oxygen minus 2 og molekylet som helhed er elektrisk neutralt: (+1) + (+5) + 3 • (-2) = 0. I et nitrogenholdigt molekyle Acid (H + 1N + 3O-22), for hydrogen plus 1, for nitrogen plus 3, for oxygen minus 2, da molekylets ladning er nul, så: (+1) + (+3) + 2 • (-2) = 0. På nitrogeneksemplet kan det ses, at dette atom kan have forskellige oxidationstilstande i forskellige stoffer fra plus 5 til minus 3 (med et interval på en enhed).