Trong hóa học, các thuật ngữ oxy hóa và khử dùng để chỉ các phản ứng trong đó một nguyên tử (hoặc một nhóm nguyên tử) liên tiếp mất hoặc nhận electron. Số oxi hóa là một số được gán cho một nguyên tử (hoặc một nhóm nguyên tử) giúp các nhà hóa học theo dõi có bao nhiêu electron có sẵn để chuyển và nếu một chất phản ứng nhất định bị oxi hóa hoặc khử trong một phản ứng. Quá trình ấn định số oxi hóa cho nguyên tử có thể từ rất dễ đến khá phức tạp, dựa trên điện tích trong nguyên tử và thành phần hóa học của các phân tử tạo nên nguyên tử. Để làm cho mọi thứ phức tạp hơn, một số nguyên tử có nhiều hơn một số oxi hóa. May mắn thay, việc xác định số oxi hóa được thực hiện với các quy tắc rõ ràng và dễ làm theo, mặc dù kiến thức về hóa học và đại số cơ bản sẽ giúp việc giải thích các quy tắc này dễ dàng hơn nhiều.
Bươc chân
Phương pháp 1/2: Xác định số oxi hóa dựa trên các quy định về hóa học
Bước 1. Xác định xem các chất trong câu hỏi có phải là nguyên tố hay không
Nguyên tử của các nguyên tố tự do luôn có số oxi hóa bằng 0. Điều này áp dụng cho các nguyên tử mà dạng nguyên tố của chúng chỉ gồm một nguyên tử, cũng như các nguyên tử có dạng nguyên tố là điatomic hoặc đa nguyên tử.
- Ví dụ, cả Al(NS) cũng như Cl2 có số oxi hóa bằng 0 vì chúng là dạng nguyên tố không liên kết với nguyên tố khác.
- Lưu ý rằng dạng nguyên tố Sulfur, S8, hoặc octasulfur, mặc dù bất thường, cũng có số oxy hóa bằng 0.
Bước 2. Xác định xem các chất trong câu hỏi có phải là ion hay không
Các ion có cùng số oxi hóa với điện tích của chúng. Điều này đúng đối với các ion không liên kết với các nguyên tố khác, cũng như các ion là một phần của hợp chất ion.
- Ví dụ, ion Cl.- có số oxi hóa -1.
- Ion Cl vẫn có số oxi hóa -1 khi Cl là một phần của hợp chất NaCl. Vì ion Na, theo định nghĩa, có điện tích +1, chúng ta biết rằng ion Cl có điện tích -1, vì vậy số oxi hóa vẫn là -1.
Bước 3. Nhận biết rằng các ion kim loại có thể có nhiều trạng thái oxi hóa
Nhiều nguyên tố kim loại có nhiều hơn một điện tích. Ví dụ, kim loại Sắt (Fe) có thể là một ion có điện tích +2 hoặc +3. Điện tích của một ion kim loại (và do đó số oxi hóa của nó) có thể được xác định, bằng điện tích của các nguyên tử thành phần khác trong hợp chất, hoặc khi được viết dưới dạng văn bản dưới dạng ký hiệu số La mã (như trong câu, ion sắt (III) có điện tích + 3.).
Ví dụ, chúng ta hãy kiểm tra một hợp chất có chứa ion kim loại nhôm. Hợp chất AlCl.3 có tổng điện tích là 0. Vì chúng ta biết rằng ion Cl.- có điện tích -1 và có 3 ion Cl.- Trong hợp chất, ion Al phải có điện tích +3 để tổng điện tích của tất cả các ion bằng 0. Như vậy, số oxi hóa của Al là +3.
Bước 4. Gán số oxi hóa của -2 cho oxi (không có ngoại lệ)
Trong hầu hết các trường hợp, nguyên tử oxi có số oxi hóa là -2. Có một số trường hợp ngoại lệ cho quy tắc này:
- Khi oxy ở dạng nguyên tố (O2), số oxi hóa là 0, vì đây là quy tắc cho tất cả các nguyên tử của nguyên tố.
- Khi oxy là một phần của peroxide, số oxy hóa của nó là -1. Peroxit là một nhóm hợp chất có chứa các liên kết đơn oxy-oxy (hoặc anion peroxit O2-2). Ví dụ, trong phân tử H.2O2 (hiđro peoxit), oxi có số oxi hóa (và điện tích) là -1. Ngoài ra, khi oxy là một phần của superoxide, số oxy hóa của nó là -0,5.
- Khi oxi liên kết với flo, số oxi hóa của nó là +2. Xem các quy định về Flo bên dưới để biết thêm thông tin. NS2NS2), số oxi hóa của nó là +1.
Bước 5. Gán số oxi hoá của +1 cho hiđro (không có ngoại lệ)
Giống như oxy, số oxy hóa của hydro là một trường hợp đặc biệt. Nói chung, Hydro có số oxi hóa +1 (ngoại trừ, như ở trên, ở dạng nguyên tố, H2). Tuy nhiên, trong trường hợp các hợp chất đặc biệt được gọi là hydrua, hydro có số oxi hóa -1.
Ví dụ, trong H2O, chúng ta biết rằng hiđro có số oxi hóa +1 vì oxi có điện tích -2 và chúng ta cần điện tích 2 + 1 để làm cho điện tích của hợp chất bằng không. Tuy nhiên, trong natri hiđrua, NaH, hiđro có số oxi hóa -1 vì điện tích trên ion có điện tích +1, và để tổng các điện tích trên hợp chất bằng 0 thì điện tích hiđro (và do đó số oxi hóa) phải bằng -1.
Bµi 6. Flo luôn có số oxi hoá -1
Như đã lưu ý ở trên, số oxi hóa của một số nguyên tố có thể khác nhau do một số yếu tố (ion kim loại, nguyên tử oxi trong peroxit, v.v.) Tuy nhiên, Flo có số oxi hóa -1, không bao giờ thay đổi. Điều này là do flo là nguyên tố có độ âm điện cao nhất - nói cách khác, nó là nguyên tố ít có khả năng nhường electron nhất và có nhiều khả năng chiếm nguyên tử của các nguyên tố khác nhất. Như vậy, phí không thay đổi.
Bước 7. Làm cho số oxi hóa trong hợp chất bằng điện tích trong hợp chất
Số oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong hợp chất phải bằng điện tích của hợp chất đó. Ví dụ, nếu một hợp chất không có điện tích, số oxi hóa của mỗi nguyên tử phải cộng bằng không; nếu hợp chất là một ion đa nguyên tử có điện tích -1 thì số oxi hóa phải cộng đến -1, v.v.
Đây là một cách tốt để kiểm tra công việc của bạn - nếu số oxi hóa trong hợp chất của bạn không cộng với điện tích trong hợp chất của bạn, bạn biết mình đã đặt sai một hoặc nhiều số oxi hóa
Phương pháp 2/2: Gán số cho nguyên tử mà không có quy tắc số oxi hóa
Bước 1. Tìm các nguyên tử không theo quy luật số oxi hóa
Một số nguyên tử không có quy tắc cụ thể về số oxi hóa. Nếu nguyên tử của bạn không xuất hiện trong các quy tắc trên và bạn không chắc điện tích của nó là gì (ví dụ: nếu các nguyên tử là một phần của một hợp chất lớn hơn và do đó không hiển thị các điện tích tương ứng của chúng), bạn có thể tìm thấy nguyên tử của số oxi hóa bằng một quá trình khử. Đầu tiên bạn sẽ xác định trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tử trong hợp chất, sau đó bạn sẽ chỉ giải những nguyên tử chưa biết dựa trên tổng điện tích của hợp chất.
Ví dụ, trong hợp chất Na2VÌ THẾ4, điện tích của Lưu huỳnh (S) chưa được biết - nguyên tử không ở dạng nguyên tố, vì vậy số oxi hóa của nó không phải là 0, nhưng đó là tất cả những gì chúng ta biết. Đây là một ví dụ điển hình về cách xác định số oxi hóa theo phương pháp đại số này.
Bước 2. Tìm số oxi hoá đã biết của các nguyên tố khác trong hợp chất
Sử dụng quy tắc ấn định số oxi hóa, hãy xác định số oxi hóa của các nguyên tử khác trong hợp chất. Để ý những trường hợp đặc biệt như O, H, v.v.
Tại Na2VÌ THẾ4, chúng ta biết rằng, theo quy tắc của chúng ta, ion Na có điện tích (và do đó số oxi hóa của nó) +1 và nguyên tử oxi có số oxi hóa -2.
Bước 3. Nhân số nguyên tử với số oxi hóa của chúng
Bây giờ chúng ta đã biết số oxi hóa của tất cả các nguyên tử ngoại trừ số chưa biết, chúng ta phải xem xét thực tế là một số nguyên tử này có thể xuất hiện nhiều hơn một lần. Nhân từng hệ số của mỗi nguyên tử (viết nhỏ bên dưới sau kí hiệu hóa học của nguyên tử trong hợp chất) với số oxi hóa của nó.
Tại Na2VÌ THẾ4, chúng ta biết rằng có 2 nguyên tử Na và 4 nguyên tử O. Chúng ta sẽ nhân 2 × +1, số oxi hóa của Na, để nhận được câu trả lời là 2, và chúng ta nhân 4 × -2, số oxi hóa O, để được câu trả lời -8.
Bước 4. Cộng kết quả
Thêm tích số của phép nhân sẽ cho bạn số oxi hóa của hợp chất mà không cần tính số oxi hóa chưa biết của nguyên tử.
Trong ví dụ Na.2VÌ THẾ4 chúng tôi, chúng tôi sẽ thêm 2 x -8 để nhận được -6.
Bước 5. Tính số oxi hóa chưa biết dựa trên điện tích của hợp chất
Bây giờ, bạn có mọi thứ bạn cần để tìm số oxi hóa chưa biết bằng cách sử dụng đại số đơn giản. Lập một phương trình: câu trả lời của bạn ở bước trước, cộng với số oxi hóa chưa biết bằng tổng điện tích của hợp chất. Nói cách khác: (Số oxi hóa đã biết) + (số oxi hóa chưa biết, cần tìm) = (điện tích của hợp chất).
-
Trong ví dụ Na.2VÌ THẾ4 chúng tôi, chúng tôi sẽ giải quyết nó như sau:
- (tổng của số oxi hóa đã biết) + (số oxi hóa chưa biết, cần tìm) = (điện tích của hợp chất)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S có số oxi hóa là
Bước 6. ở Na2VÌ THẾ4.
Lời khuyên
- Các nguyên tử ở dạng nguyên tố luôn có số oxi hóa bằng 0. Một ion đơn chất có số oxi hóa bằng điện tích của nó. Kim loại 1A ở dạng nguyên tố, chẳng hạn như hiđro, liti và natri, có số oxi hóa +1; Các kim loại 2A ở dạng nguyên tố, chẳng hạn như magiê và canxi, có số oxi hóa +2. Cả hydro và oxy đều có hai trạng thái oxy hóa khác nhau có thể phụ thuộc vào liên kết.
- Trong một hợp chất, tổng tất cả các số oxi hóa phải bằng 0. Ví dụ, nếu một ion có 2 nguyên tử thì tổng các số oxi hóa phải bằng điện tích của ion đó.
- Sẽ rất hữu ích nếu bạn biết cách đọc bảng tuần hoàn các nguyên tố và vị trí của kim loại và phi kim loại.
