In chimica, i termini ossidazione e riduzione si riferiscono a reazioni in cui un atomo (o un gruppo di atomi), successivamente, perde o acquista elettroni. Un numero di ossidazione è un numero assegnato a un atomo (o gruppo di atomi) che aiuta i chimici a tenere traccia di quanti elettroni sono disponibili per il trasferimento e se un determinato reagente viene ossidato o ridotto in una reazione. Il processo di assegnazione dei numeri di ossidazione agli atomi può variare da molto facile a piuttosto complesso, in base alla carica nell'atomo e alla composizione chimica delle molecole che compongono l'atomo. Per rendere le cose più complicate, alcuni atomi hanno più di un numero di ossidazione. Fortunatamente, la determinazione del numero di ossidazione avviene con regole chiare e facili da seguire, anche se una conoscenza della chimica di base e dell'algebra renderà molto più semplice la spiegazione di queste regole.
Fare un passo
Metodo 1 di 2: Determinazione del numero di ossidazione in base alle normative chimiche
Passaggio 1. Determinare se le sostanze in questione sono elementi
Gli atomi degli elementi liberi hanno sempre un numero di ossidazione pari a 0. Questo vale per gli atomi la cui forma elementare è costituita da un singolo atomo, nonché per gli atomi la cui forma elementare è biatomica o poliatomica.
- Ad esempio, sia Al(S) così come Cl2 hanno numero di ossidazione 0 perché sono forme di elementi che non sono legate ad altri elementi.
- Si noti che la forma elementare Zolfo, S8, o octasulfur, sebbene anormale, ha anche un numero di ossidazione di 0.
Passaggio 2. Determinare se le sostanze in questione sono ioni
Gli ioni hanno lo stesso numero di ossidazione della loro carica. Questo è vero per gli ioni che non sono legati ad altri elementi, così come per gli ioni che fanno parte di composti ionici.
- Ad esempio, lo ione Cl.- ha numero di ossidazione -1.
- Lo ione Cl ha ancora un numero di ossidazione di -1 quando Cl fa parte del composto NaCl. Poiché lo ione Na, per definizione, ha carica +1, sappiamo che lo ione Cl ha carica -1, quindi il numero di ossidazione rimane -1.
Passaggio 3. Riconoscere che gli ioni metallici possono avere più stati di ossidazione
Molti elementi metallici hanno più di una carica. Ad esempio, il ferro metallico (Fe) può essere uno ione con carica +2 o +3. La carica di uno ione metallico (e quindi il suo numero di ossidazione) può essere determinata, sia in termini di cariche degli altri atomi costituenti nel composto, sia, se scritta in forma di testo in numerazione romana (come nella frase, The lo ione ferro(III) ha una carica di + 3.).
Ad esempio, esaminiamo un composto contenente lo ione metallico alluminio. AlCl composto3 ha una carica complessiva di 0. Poiché sappiamo che lo ione Cl.- ha una carica di -1 e ci sono 3 ioni Cl- nel composto, lo ione Al deve avere una carica di +3 in modo che la carica totale di tutti gli ioni sia 0. Pertanto, il numero di ossidazione di Al è +3.
Passaggio 4. Assegnare il numero di ossidazione di -2 all'ossigeno (senza eccezioni)
In quasi tutti i casi, l'atomo di ossigeno ha un numero di ossidazione di -2. Ci sono alcune eccezioni a questa regola:
- Quando l'ossigeno è nella sua forma elementare (O2), il numero di ossidazione è 0, perché questa è la regola per tutti gli atomi dell'elemento.
- Quando l'ossigeno fa parte di un perossido, il suo numero di ossidazione è -1. I perossidi sono una classe di composti contenenti singoli legami ossigeno-ossigeno (o l'anione perossido O2-2). Ad esempio, nella molecola H.2oh2 (acqua ossigenata), l'ossigeno ha un numero di ossidazione (e carica) di -1. Inoltre, quando l'ossigeno fa parte del superossido, il suo numero di ossidazione è -0,5.
- Quando l'ossigeno è legato al fluoro, il suo numero di ossidazione è +2. Vedere le normative sul fluoro di seguito per ulteriori informazioni. Io no2F2), il suo numero di ossidazione è +1.
Passaggio 5. Assegnare il numero di ossidazione di +1 all'idrogeno (senza eccezioni)
Come l'ossigeno, il numero di ossidazione dell'idrogeno è un caso speciale. In generale, l'idrogeno ha numero di ossidazione +1 (tranne, come sopra, nella sua forma elementare, H2). Tuttavia, nel caso di composti speciali chiamati idruri, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1.
Ad esempio, in H2O, sappiamo che l'idrogeno ha un numero di ossidazione di +1 perché l'ossigeno ha una carica di -2 e abbiamo bisogno di una carica di 2+1 per rendere zero la carica del composto. Tuttavia, nell'idruro di sodio, NaH, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1 perché la carica sullo ione ha una carica di +1, e perché la somma delle cariche sul composto sia zero, la carica di idrogeno (e quindi la sua numero di ossidazione) deve essere -1.
Passaggio 6. Il fluoro ha sempre un numero di ossidazione di -1
Come notato sopra, i numeri di ossidazione di alcuni elementi possono differire a causa di diversi fattori (ioni metallici, atomi di ossigeno nei perossidi, ecc.) Tuttavia, il fluoro, ha un numero di ossidazione di -1, che non cambia mai. Questo perché il fluoro è l'elemento più elettronegativo - in altre parole, è l'elemento che ha meno probabilità di cedere i suoi elettroni e ha più probabilità di assorbire atomi di altri elementi. Quindi, la carica non cambia.
Passaggio 7. Rendi il numero di ossidazione nel composto uguale alla carica sul composto
I numeri di ossidazione di tutti gli atomi di un composto devono essere uguali alla carica del composto. Ad esempio, se un composto non ha carica, il numero di ossidazione di ciascun atomo deve sommarsi a zero; se il composto è uno ione poliatomico con carica -1, il numero di ossidazione deve sommarsi a -1, ecc.
Questo è un buon modo per controllare il tuo lavoro: se i numeri di ossidazione nel tuo composto non si sommano alla carica sul tuo composto, sai di aver impostato uno o più numeri di ossidazione sbagliati
Metodo 2 di 2: assegnazione di numeri agli atomi senza una regola del numero di ossidazione
Passaggio 1. Trova gli atomi senza la regola del numero di ossidazione
Alcuni atomi non hanno regole specifiche sui numeri di ossidazione. Se il tuo atomo non appare nelle regole precedenti e non sei sicuro di quale sia la sua carica (ad esempio, se gli atomi fanno parte di un composto più grande e quindi non mostrano le rispettive cariche), puoi trovare l'atomo numero di ossidazione mediante un processo di eliminazione. Per prima cosa determinerai lo stato di ossidazione di tutti gli atomi nel composto, quindi risolverai solo gli atomi sconosciuti in base alla carica totale del composto.
Ad esempio, nel composto Na2COSÌ4, la carica di Zolfo (S) è sconosciuta – l'atomo non è in forma elementare, quindi il suo numero di ossidazione non è 0, ma questo è tutto ciò che sappiamo. Questo è un buon esempio di questo modo algebrico di determinare il numero di ossidazione.
Passaggio 2. Trova i numeri di ossidazione noti di altri elementi nel composto
Utilizzando le regole per l'assegnazione dei numeri di ossidazione, determinare i numeri di ossidazione degli altri atomi nel composto. Fai attenzione ai casi speciali come O, H, ecc.
in Na2COSÌ4, sappiamo che, secondo le nostre regole, lo ione Na ha carica (e quindi numero di ossidazione) +1 e l'atomo di ossigeno ha numero di ossidazione -2.
Passaggio 3. Moltiplicare il numero di atomi per il loro numero di ossidazione
Ora che conosciamo i numeri di ossidazione di tutti i nostri atomi tranne l'ignoto, dobbiamo considerare il fatto che alcuni di questi atomi possono apparire più di una volta. Moltiplica ogni numero di coefficiente di ciascun atomo (scritto in piccolo sotto dopo il simbolo chimico dell'atomo nel composto) per il suo numero di ossidazione.
in Na2COSÌ4, sappiamo che ci sono 2 atomi di Na e 4 atomi di O. Moltiplichiamo 2 × +1, il numero di ossidazione di Na, per ottenere la risposta 2, e moltiplichiamo 4 × -2, il numero di ossidazione O, per ottenere la risposta -8.
Passaggio 4. Somma i risultati
L'aggiunta del prodotto della tua moltiplicazione ti darà il numero di ossidazione del composto senza calcolare il numero di ossidazione sconosciuto del tuo atomo.
Nell'esempio Na.2COSÌ4 us, aggiungeremo 2 per -8 per ottenere -6.
Passaggio 5. Calcola il numero di ossidazione sconosciuto in base alla carica del composto
Ora hai tutto ciò che ti serve per trovare numeri di ossidazione sconosciuti usando una semplice algebra. Crea un'equazione: la tua risposta nel passaggio precedente, più il numero di ossidazione sconosciuto è uguale alla carica complessiva del composto. In altre parole: (quantità di numero di ossidazione noto) + (numero di ossidazione sconosciuto, che si cerca) = (carica del composto).
-
Nell'esempio Na.2COSÌ4 noi, lo risolveremo come segue:
- (somma del numero di ossidazione noto) + (numero di ossidazione sconosciuto, che si cerca) = (carica del composto)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S ha un numero di ossidazione
Passaggio 6. in Na2COSÌ4.
Suggerimenti
- Gli atomi nella forma elementare hanno sempre un numero di ossidazione pari a 0. Uno ione monoatomico ha un numero di ossidazione uguale alla sua carica. Il metallo 1A nella sua forma elementare, come idrogeno, litio e sodio, ha un numero di ossidazione di +1; I metalli 2A in forma elementare, come magnesio e calcio, hanno numero di ossidazione +2. Sia l'idrogeno che l'ossigeno hanno due diversi stati di ossidazione che possono dipendere dal legame.
- In un composto, la somma di tutti i numeri di ossidazione deve essere uguale a 0. Se uno ione ha 2 atomi, ad esempio, la somma dei numeri di ossidazione deve essere uguale alla carica sullo ione.
- È molto utile sapere come leggere la tavola periodica degli elementi e la posizione di metalli e non metalli.
