- Hoe kom ik aan het oxidatienummer?
- Electroneutraliteit
- Valencia
- Algemene regels
- Rekenkundige bewerkingen
- Voorbeelden
- Zuurstof
- Stikstof
- Chloor
- Kalium
- Zwavel
- Koolstof
- Bij elkaar passen
- Referenties
Het oxidatiegetal , ook wel de oxidatietoestand genoemd, is een getal dat de winst of het verlies van elektronen in een atoom beschrijft, ervan uitgaande dat de verbinding waarvan het deel uitmaakt een puur ionisch karakter heeft. Daarom, wanneer we het hebben over het oxidatiegetal, wordt aangenomen dat alle atomen worden aangetroffen als ionen die elektrostatisch op elkaar inwerken.
Hoewel het echte plaatje ingewikkelder is dan overal ionen te hebben, is het oxidatiegetal erg handig voor het interpreteren van oxide-reductie (redox) reacties. Door deze getallen te veranderen, wordt duidelijk welke soorten zijn geoxideerd of elektronen zijn verloren, of dat elektronen zijn verminderd of gewonnen.
De oxidelaag die ijzeren ornamenten en beelden bedekt, bestaat voor een deel uit O2-anionen, waar zuurstof een oxidatiegetal van -2 heeft. Bron: Dracénois
De ionische lading van een mono-atomair ion komt overeen met zijn oxidatiegetal. Het oxide-anion, O 2- , een van de meest voorkomende in ontelbare mineralen, heeft bijvoorbeeld een oxidatiegetal van -2. Dit wordt als volgt geïnterpreteerd: het heeft twee extra elektronen ten opzichte van het zuurstofatoom in de grondtoestand O.
Oxidatiegetallen kunnen gemakkelijk worden berekend op basis van een molecuulformule en zijn vaak nuttiger en relevanter als het gaat om ionengepakte anorganische verbindingen. Ondertussen heeft het in de organische chemie niet hetzelfde belang, aangezien bijna al zijn bindingen in wezen covalent zijn.
Hoe kom ik aan het oxidatienummer?
Electroneutraliteit
De som van de ionische ladingen in een verbinding moet gelijk zijn aan nul om neutraal te zijn. Alleen ionen kunnen positieve of negatieve ladingen hebben.
Daarom moet worden aangenomen dat de som van de oxidatiegetallen ook gelijk moet zijn aan nul. Met dit in gedachten en het uitvoeren van enkele rekenkundige berekeningen, kunnen we het oxidatiegetal van een atoom in elke verbinding extraheren of bepalen.
Valencia
Valenties zijn niet betrouwbaar bij het bepalen van het oxidatiegetal van een atoom, hoewel er verschillende uitzonderingen zijn. Alle elementen van groep 1, de alkalimetalen, hebben bijvoorbeeld een valentie van 1 en daarom een onveranderlijk oxidatiegetal van +1. Hetzelfde gebeurt met de aardalkalimetalen, die van groep 2, met een oxidatiegetal van +2.
Merk op dat positieve oxidatienummers altijd worden voorafgegaan door het '+' symbool: +1, +2, +3, etc. En op dezelfde manier zijn de negatieven: -1, -2, -3, etc.
Algemene regels
Er zijn enkele algemene regels waarmee rekening moet worden gehouden bij het bepalen van het oxidatiegetal:
-Het oxidatiegetal voor zuurstof en zwavel is -2: O 2- en S 2-
- Zuivere elementen hebben een oxidatiegetal van 0: Fe 0 , P 4 0 , S 8 0
-Het waterstofatoom heeft, afhankelijk van aan wie het is gebonden, een oxidatiegetal van +1 (H + ) of -1 (H - )
-Halogenen hebben, zolang ze niet zijn gebonden aan zuurstof of fluor, een oxidatiegetal -1: F - , Cl - , Br - en I -
-Voor een polyatomisch ion, zoals OH - , mag de som van de oxidatiegetallen niet gelijk zijn aan nul, maar aan de lading van het ion, wat -1 zou zijn voor OH - (O 2- H + ) -
-Metalen in normale omstandigheden hebben positieve oxidatiegetallen
Rekenkundige bewerkingen
Stel dat we de verbinding PbCO 3 hebben . Als we het carbonaatanion, CO 3 2 , identificeren , is de berekening van alle oxidatiegetallen eenvoudig. We beginnen met hetzelfde carbonaat, wetende dat het oxidatiegetal van zuurstof -2 is:
(C x O 3 2- ) 2-
De som van de oxidatiegetallen moet gelijk zijn aan -2:
x + 3 (-2) = -2
x -6 = -2
x = +4
Daarom is het oxidatiegetal van koolstof +4:
(C 4+ O 3 2- ) 2-
PbCO 3 zou er nu als volgt uitzien:
Pb z C 4+ O 3 2-
Nogmaals, we voegen de oxidatiegetallen toe zodat ze gelijk zijn aan nul:
z + 4 - 6 = 0
z = +2
Daarom heeft lood een oxidatiegetal van +2, dus wordt aangenomen dat het bestaat als een Pb 2+ -kation . Eigenlijk was het niet eens nodig om deze berekening uit te voeren, omdat wetende dat carbonaat een lading -2 heeft, lood, zijn tegenion moet noodzakelijkerwijs een lading van +2 hebben om er elektroneutraliteit te hebben.
Voorbeelden
Enkele voorbeelden van oxidatiegetallen voor verschillende elementen in verschillende verbindingen zullen hieronder worden genoemd.
Zuurstof
Alle metaaloxiden hebben zuurstof als O 2 : CaO, FeO, Cr 2 O 3 , BeO, Al 2 O 3 , PbO 2 , enz. In het peroxide-anion, O 2 2- , heeft elk zuurstofatoom echter een oxidatiegetal van -1. Evenzo heeft in het superoxide-anion, O 2 - , elk zuurstofatoom een oxidatiegetal van -1/2.
Aan de andere kant, wanneer zuurstof zich bindt aan fluor, verkrijgt het positieve oxidatiegetallen. In zuurstofdifluoride, OF 2 , heeft zuurstof bijvoorbeeld een positief oxidatiegetal. Welke? Wetende dat fluor -1 is, hebben we:
O x F 2 -1
x + 2 (-1) = 0
x -2 = 0
x = +2
Zuurstof heeft dus een oxidatiegetal van +2 (O 2+ ) in OF 2 (O 2+ F 2 - ).
Stikstof
De belangrijkste oxidatiegetallen van stikstof zijn -3 (N 3- H 3 +1 ), +3 (N 3+ F 3 - ) en +5 (N 2 5+ O 5 2- ).
Chloor
Een van de belangrijkste oxidatiegetallen voor chloor is -1. Maar alles verandert wanneer het wordt gecombineerd met zuurstof, stikstof of fluor, meer elektronegatieve elementen. Wanneer dit gebeurt, verkrijgt het positieve oxidatiegetallen, zoals: +1 (N 3- Cl 3 + , Cl + F - , Cl 2 + O 2- ), +2, +3 (ClO 2 - ), +4, 5 (ClO 2 + ), 6 en 7 (Cl 2 7+ O 7 2- ).
Kalium
Kalium in al zijn verbindingen heeft een oxidatiegetal van +1 (K + ); Tenzij het een heel bijzondere toestand is, waar het een oxidatiegetal -1 (K - ) kan krijgen.
Zwavel
Het geval van zwavel is vergelijkbaar met dat van chloor: het heeft een oxidatiegetal van -2, zolang het niet wordt gecombineerd met zuurstof, fluor, stikstof of hetzelfde chloor. Uw andere oxidatiegetallen zijn bijvoorbeeld: -1, +1 (S 2 +1 Cl 2 - ), +2 (S 2+ Cl 2 - ), +3 (S 2 O 4 2- ), +4 ( S 4+ O 2 2- ), +5 en +6 (S 6+ O 3 2- ).
Koolstof
De belangrijkste oxidatietoestanden van koolstof zijn -4 (C 4- H 4 + ) en +4 (C 4+ O 2 2- ). Dit is waar we het falen van dit concept beginnen te zien. Noch in methaan, CH 4 , en ook niet in kooldioxide, CO 2 , hebben we koolstof als respectievelijk C4- of C4 + -ionen , maar vormen we eerder covalente bindingen.
Andere oxidatiegetallen voor koolstof, zoals -3, -2, -1 en 0, zijn te vinden in de molecuulformules van sommige organische verbindingen. Maar nogmaals, het is niet erg geldig om ionische ladingen op het koolstofatoom aan te nemen.
Bij elkaar passen
En tot slot zijn de belangrijkste oxidatiegetallen van fosfor -3 (Ca 3 2+ P 2 3- ), +3 (H 3 + P 3+ O 3 2- ) en +5 (P 2 5+ O 5 2- ).
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Clark J. (2018). Oxidatietoestanden (oxidatienummers). Hersteld van: chemguide.co.uk
- Wikipedia. (2020). Oxidatie toestand. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Dr. Kristy M. Bailey. (sf). Oxidatienummers toewijzen. Hersteld van: occc.edu