HAPETUSLUKU: KÄSITE, MITEN SE SAADAAN AIKAAN, JA ESIMERKKEJÄ - KEMIA

Hapetus numero, jota kutsutaan myös hapetustila, on sellainen, joka kuvaa voitto tai elektronien häviö atomissa, olettaen, että yhdiste, joka on osa on puhtaasti ioninen luonne. Siksi puhuttaessa hapettumislukusta oletetaan, että kaikki atomit löytyvät ioneina, jotka ovat vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti.

Vaikka todellinen kuva on monimutkaisempi kuin ionien läsnäolo kaikkialla, hapettumisluku on todella hyödyllinen tulkittaessa oksidireduktio (redox) reaktioita. Näiden lukujen muuttaminen paljastaa, mitkä lajit ovat hapettuneet tai kadonneet elektronit tai ovatko elektronit pelkistyneet tai saaneet.

Rautakoristeita ja patsaita peittävä oksidikerros koostuu osasta O2-anioneja, joissa hapen hapetusluku on -2. Lähde: Dracénois

Monatomisen ionin ionivaraus vastaa sen hapetuslukua. Esimerkiksi oksidi anioni, O ², yksi runsaimmin jollainen löytyy lukemattomia mineraaleja, on hapetusaste -2. Tämä tulkitaan seuraavasti: sillä on kaksi ylimääräistä elektronia verrattuna happitiöön O-tilassa.

Hapetuslukuja voidaan helposti laskea molekyylikaavasta, ja ne ovat usein käyttökelpoisempia ja merkityksellisempiä, kun kyse on ioneihin pakattuista epäorgaanisista yhdisteistä. Samaan aikaan orgaanisessa kemiassa sillä ei ole samaa merkitystä, koska melkein kaikki sen sidokset ovat olennaisesti kovalentteja.

Kuinka saada hapetusluku?

elektroneutraalisuuden

Yhdisteessä olevien ionisten varausten summan on oltava nolla, jotta se olisi neutraali. Vain ioneilla voi olla positiivisia tai negatiivisia varauksia.

Siksi on oletettava, että hapetuslukujen summan on myös oltava nolla. Pidämme tämä mielessä ja suoritamme joitain aritmeettisia laskelmia, voimme erottaa tai määrittää minkä tahansa yhdisteen atomin hapetusluvun.

Valencian

Valaisimet eivät ole luotettavia atomin hapetuslukumäärän määrittämisessä, vaikkakin on useita poikkeuksia. Esimerkiksi kaikkien ryhmän 1 elementtien, alkalimetallien, valenssi on 1, ja siksi muuttumaton hapetusluku +1. Sama tapahtuu maa-alkalimetallien, ryhmän 2, kanssa, joiden hapetusluku on +2.

Huomaa, että positiivisia hapettumislukuja edeltää aina '+' -merkki: +1, +2, +3 jne. Ja samalla tavalla negatiivit: -1, -2, -3 jne.

Yleiset säännöt

On joitain yleisiä sääntöjä, jotka on otettava huomioon määritettäessä hapetusluku:

-Hapin ja rikin hapetusluku on -2: O ^2- ja S ^2-

- Puhtaiden elementtien hapetusluku on 0: Fe ⁰, P ₄ ⁰, S ₈ ⁰

-Vetyatomilla on riippuen siitä, kenen kanssa se on sitoutunut, hapettumisluku on +1 (H ⁺) tai -1 (H ^-)

-Halogeenien, niin kauan kuin ne eivät ole sitoutuneet happeen tai fluoria, hapetusluku on -1: F ^-, Cl ^-, Br ^- ja I ^-

-Polyatomiselle ionille, kuten OH ^- hapetuslukujen summan ei pitäisi olla yhtä suuri kuin nolla, mutta ionin varauksella, joka olisi -1 OH: lle ^- (O ^2- H ⁺) ^-

-Menetelmillä tavallisissa olosuhteissa on positiivinen hapetusluku

Aritmeettiset toimenpiteet

Oletetaan, että meillä on yhdiste PbCO ₃. Jos tunnistamme karbonaattianionin, CO ₃ ², kaikkien hapetuslukujen laskeminen on yksinkertaista. Aloitamme samalla karbonaatilla tietäen, että hapen hapetusluku on -2:

(C ^x O ₃ ^2-) ^2-

Hapetuslukujen summan on oltava yhtä suuri kuin -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

Siksi hiilen hapetusluku on +4:

(C ⁴⁺ O ₃ ^2-) ^2-

PbCO ₃ näyttää nyt seuraavalta:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃ ^2-

Lisäämme jälleen hapetusluvut siten, että ne ovat nolla:

z + 4-6 = 0

z = +2

Siksi lyijyn hapetusluku on +2, joten oletetaan, että se esiintyy Pb2 ⁺ -kationina. Itse asiassa tätä laskelmaa ei ollut edes välttämätöntä tehdä, koska tietäen, että karbonaatin varaus on -2, lyijyä, sen vastasionilla on välttämättä oltava varaus +2, jotta elektroneutraalisuutta voi olla.

esimerkit

Jäljempänä mainitaan joitain esimerkkejä eri yhdisteiden erilaisten elementtien hapetusluvuista.

Happi

Kaikissa metallioksideissa on happea O ²: na: CaO, FeO, Cr ₂ O ₃, BeO, Al ₂ O ₃, PbO ₂ jne. Kuitenkin peroksidianioni, O ₂ ², kukin happiatomi on hapetusaste -1. Samoin superoksidianionin, O ₂ ^-, jokainen happiatomi on hapetusaste -1/2.

Toisaalta, kun happi sitoutuu fluoria, se saa positiivisia hapetuslukuja. Esimerkiksi happidifluoridissa OF ₂ hapolla on positiivinen hapetusluku. Mikä? Tietäen, että fluori on -1, meillä on:

O ^x F ₂ ^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

Siten hapen hapetusluku on +2 (O ²⁺) OF _{2: ssa} (O ²⁺ F ₂ ^-).

typpi

Pääasiallisen oksidoinnin määrä typpeä on -3 (N- ^3- H ₃ ^{+ 1}), +3 (N ^{3 +} F ₃ ^-) ja +5 (N ₂ ⁵⁺ O ₅ ^2-).

Kloori

Yksi kloorin tärkeimmistä hapettumislukuista on -1. Mutta kaikki muuttuu, kun se yhdistyy happea, typpeä tai fluoria, enemmän elektronegatiivisia elementtejä. Kun tämä tapahtuu, se saa positiivisia hapettumislukuja, kuten: +1 (N ^3- Cl ₃ ⁺, Cl ⁺ F ^-, Cl ₂ ⁺ O ²), +2, +3 (ClO ₂ ^-), +4, +5 (ClO ₂ ⁺), +6 ja +7 (Cl ₂ ^{7 +} O ₇ ²).

kalium

Kaliumin kaikissa yhdisteissä on hapetusluku +1 (K ⁺); Ellei se ole erityinen olosuhde, jossa se voi saavuttaa hapetusluvun -1 (K ^-).

Rikki

Rikkitapaus on samanlainen kuin kloorin: sen hapetusluku on -2, kunhan se ei yhdisty hapen, fluorin, typen tai saman kloorin kanssa. Esimerkiksi, muut hapettumisnumerosi ovat: -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 ja +6 (S ^{6 +} O ₃ ^2-).

hiili

Pääasiallisen oksidoinnin tilat hiilellä -4 (C ^4- H ₄ ⁺), ja +4 (C ⁴⁺ O ₂ ²). Tässä kohta alkaa nähdä tämän konseptin epäonnistuneen. Ei metaanin, CH ₄, eikä hiilidioksidia, CO ₂, meillä on hiilen C- ^4- tai C- ^{4 +} ioneja, vastaavasti, vaan muodostamaan kovalenttisia sidoksia.

Muita hiilen hapetuslukuja, kuten -3, -2, -1 ja 0, löytyy joidenkin orgaanisten yhdisteiden molekyylikaavoista. Ja jälleen kerran, ei ole kovin pätevää olettaa ionisia varauksia hiiliatomista.

Ottelu

Ja lopuksi, fosforin päähapettumislukut ovat -3 (Ca ₃ ²⁺ P ₂ ³), +3 (H ₃ ⁺ P ^{3 +} O ₃ ²) ja + 5 (P ₂ ^{5 +} O _5). ^2-).

Viitteet

Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
Clark J. (2018). Hapetustilat (hapettumisnumerot). Palautettu: kemguide.co.uk
Wikipedia. (2020). Hapetustila. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
Dr. Kristy M. Bailey. (SF). Hapetusnumeroiden määrittäminen. Palautettu: occc.edu

HAPETUSLUKU: KÄSITE, MITEN SE SAADAAN AIKAAN, JA ESIMERKKEJÄ - KEMIA - 2026