Laske aineen hapetusnumero

Sisältö

Astua
Osa 1/2: Hapetuslukujen määrittäminen kemiallisten sääntöjen perusteella
Osa 2/2: Numeroiden osoittaminen atomille ilman hapetusnumeroiden sääntöjä
Vinkkejä
Tarpeet

Kemiassa termit "hapetus" ja "pelkistys" tarkoittavat reaktioita, joissa atomi (tai atomiryhmä) menettää tai saa vastaavasti elektroneja. Hapettumisnumerot ovat atomeille (tai atomiryhmille) annettuja numeroita, jotka auttavat kemistejä hallitsemaan kuinka monta elektronia on käytettävissä syrjäytettävissä ja hapettavatko vai pelkistävätkö annetut reaktantit reaktion aikana. Hapetuslukujen osoittaminen atomille voi vaihdella hyvin yksinkertaisesta monimutkaisempaan, riippuen atomien varauksesta ja molekyylien kemiallisesta koostumuksesta, johon ne kuuluvat. Asioiden monimutkaisemmaksi joillakin atomilla voi olla useita hapetuslukuja. Onneksi hapetuslukujen määrittelyä ohjaavat selkeästi määritellyt, helposti seurattavat säännöt, mutta kemian ja algebran perustiedot tekevät näiden sääntöjen käytöstä paljon helpompaa.

Astua

Osa 1/2: Hapetuslukujen määrittäminen kemiallisten sääntöjen perusteella

Selvitä onko kyseinen aine alkuaine. Vapaiden, sitoutumattomien atomien hapetusluku on aina 0. Tämä pätee sekä yhdestä atomista koostuviin atomeihin että atomiin, jonka alkuaine on diatominen tai polyatominen.
- Esimerkiksi Al_s ja Cl₂ molemmilla hapetusluku on 0, koska ne eivät ole yhdistetyomia.
- Huomaa, että rikki alkuainemuodossaan S.₈ (oktasulfurilla), vaikka se on epäsäännöllinen, hapettumisluku on myös 0.
Määritä onko kyseinen aine ioni. Ionien hapetusluvut ovat yhtä suuret kuin niiden varaus. Tämä pätee sitoutumattomiin ioneihin samoin kuin ioneihin, jotka ovat osa yhdistelmäionia.
- Esimerkiksi ionin Cl hapetusluku on -1.
- Cl-ioni on vielä hapetusluku -1, kun se on osa yhdistettä NaCl. Koska Na-ionilla on määritelmänsä mukaan varaus +1, tiedämme, että Cl-ionin varaus on -1, joten hapetusluku on edelleen -1.
Metalli-ionien tapauksessa on hyvä muistaa, että useita hapetuslukuja on mahdollista. Monilla metalleilla voi olla useampi kuin yksi lasku. Esimerkiksi metallirauta (Fe) voi olla ioni, jonka varaus on +2 tai +3. metalli-ionien varaus (ja siten niiden hapetusluvut) voidaan määrittää suhteessa niiden muiden atomien varaukseen, joiden koostumuksessa ne ovat, tai tekstinä kirjoitettuna roomalaisin numeroin (kuten esimerkiksi lause: "Rauta (III) -ionin varaus on +3.").
- Tarkastellaan esimerkiksi lähemmin yhdistettä, joka sisältää alumiini-ionia. Yhdiste AlCl₃ koska varauksen arvo on 0. Koska tiedämme, että Cl-ionien varaus on -1 ja yhdisteessä on 3 Cl-ionia, Al-ionin varauksen on oltava +3, jotta kaikkien yhteen laskettujen ionien varaus olisi 0. Joten Al: n hapetusluku on +3.
Määritä hapettumalle hapetusluku -2 (lukuun ottamatta). Sisään melkein kaikissa tapauksissa happiatomien hapetusluku on -2. Tähän sääntöön on muutama poikkeus:
- Kun happi on alkutilassa (O₂), niin hapetusluku on yhtä suuri kuin 0, mikä pätee kaikkiin alkiatomeihin.
- Kun happi on osa peroksidi, silloin hapetusluku on -1. Peroksidit ovat sellaisten yhdisteiden luokka, joilla on happi-happisidos (tai peroksidianioni O₂). Esimerkiksi molekyylissä H₂O₂ (vetyperoksidi), hapen hapetusluku (ja varaus) on -1. Myös hapen ollessa osa superoksidia hapetusluku on -0,5.
- Kun happi on sitoutunut fluoriin, hapetusluku on +2. Katso lisätietoja alla olevasta fluorisäännöstä. Sisään (O₂F.₂) tämä on +1.
Määritä vedyn hapetusluku +1 (poikkeuksia lukuun ottamatta). Kuten hapen kohdalla, vedyn hapetusluku riippuu poikkeustapauksista. Yleensä vedyllä on hapetusluku +1 (paitsi alkuainemuodossa H.₂). Mutta jos kyseessä on erityinen yhdiste, jota kutsutaan hybridiksi, vedyn hapetusluku on -1.
- Esimerkiksi H: ltä₂Voi, tiedämme, että vedyllä on hapetusluku +1, koska hapen varaus on -2 ja tarvitsemme 2 +1 varausta, jotta saadaan yhdiste, jonka kokonaisvara on nolla. Natriumhydridin, NaH, kanssa vedyllä on hapetusluku -1, koska Na-ionin varaus on +1 ja yhdisteen 0 kokonaisvarauksen muodostamiseksi vedyllä on varausta (ja siten hapetuslukua). -1.
Fluori aina hapetusluku -1. Kuten edellä todettiin, tiettyjen alkuaineiden hapetusmäärät voivat vaihdella useiden tekijöiden (metalli-ionit, happiatomit peroksidissa jne.) Vuoksi. Toisaalta fluorin hapetusluku on -1, eikä se koskaan muutu. Tämä johtuu siitä, että fluori on kaikkein sähkönegatiivisin alkuaine, eli toisin sanoen se on se elementti, joka on vähiten halukas luopumaan elektronista ja todennäköisesti ottamaan elektroneja muista atomista. Siksi hapetusluku ei muutu.
Yhdisteen hapetusnumerot ovat yhtä suuria kuin yhdisteen varaus. Kaikkien yhdisteen atomien hapetusluvut ovat yhtä suuria kuin kyseisen yhdisteen varaus. Esimerkiksi, jos yhdisteellä ei ole varausta, kaikkien hapetuslukujen summa on nolla; jos yhdiste on polyatominen ioni, jonka varaus on -1, lisätyn hapetusluvun on oltava -1 jne.
- Tämä on hyvä tapa tarkistaa vastauksesi - jos yhteenlasketut yhdisteen hapetusluvut eivät ole yhtä suuria kuin yhdisteen varaus, tiedät, että olet tehnyt virheen.

Osa 2/2: Numeroiden osoittaminen atomille ilman hapetusnumeroiden sääntöjä

Etsi atomeja ilman hapetusmääräsääntöjä. Jotkut atomit eivät noudata sääntöjä hapetuslukujen löytämiseksi. Jos atomi ei noudata yllä olevia sääntöjä ja et ole varma, mikä on sen varaus (esimerkiksi, jos se on osa suurempaa yhdistettä, joten yksittäistä varausta ei tunneta), voit löytää kyseisen atomin hapetusnumeron eliminointi. Ensin määritetään mikä on yhdisteen kaikkien muiden atomien hapettuminen. Sitten ratkaiset yhtälön tuntemattoman summan yhdisteen kokonaispanoksen perusteella.
- Esimerkiksi yhdisteessä Na₂NIIN₄, rikkipitoisuutta (S) ei tunneta - se ei ole alkuainemuodossaan, joten se ei ole 0, mutta se on kaikki mitä tiedämme. Tämä on hyvä ehdokas tämän menetelmän soveltamiseksi hapetusmäärän määrittämiseksi algebrallisesti.
Määritä yhdisteen muiden alkuaineiden tunnetut hapetusnumerot. Hapetusluvun määrityssääntöjen avulla määritetään, mitkä hapetusnumerot muilla yhdisteen atomeilla on. Ole tietoinen poikkeuksista, kuten O, H jne.
- Na₂NIIN₄, tiedämme sääntöjoukkojemme perusteella, että Na-ionin varaus (ja siten hapetusluku) on +1 ja että happiatomien hapetusluvut ovat -2.
Kerro kunkin atomin määrä hapetusnumerolla. Nyt kun tiedämme kaikkien atomien hapetusmäärät lukuun ottamatta tuntematonta, meidän on otettava huomioon, että joitain näistä atomeista voi esiintyä useammin kuin kerran. Kerro jokainen kerroin (kirjoitettu alaindeksissä yhdisteessä olevan atomin symbolin jälkeen) hapetusnumerolla.
- Mitä Na₂NIIN₄, tiedämme, että on 2 Na-atomia ja 4 O-atomia. Nyt teemme seuraavan laskelman, 2 × +1, saadaksemme Na, 2: n hapetusnumeron, ja kerrotaan 4 × -2, O: n hapetusnumero -8.
Lisää tulokset yhteen. Näiden kertolaskujen tulosten lisääminen antaa yhdisteen hapetusnumeron, ilman ottaen huomioon tuntemattoman atomin hapetusnumero.
- Esimerkissämme Na: lla₂NIIN₄, lisätään 2 arvoon -8 saadaksesi arvon -6.
Laske tuntematon hapetusluku yhdisteen varauksen perusteella. Sinulla on nyt kaikki tiedot tuntemattoman hapetusnumeron löytämiseksi yksinkertaisen algebran avulla. Käytämme yhtälöä ja edellisen vaiheen vastausta sekä yhdisteen latausta. Toisin sanoen: (Tuntemattomien hapetuslukujen summa) + (tuntematon hapetusnumero, jonka haluat tietää) = (yhdisteen varaus).
- Na: n esimerkissä₂NIIN₄, ratkaisemme tämän seuraavasti:
  - (Tunnettujen hapetuslukujen summa) + (tuntematon hapetusnumero, jonka haluat ratkaista) = (yhdisteen varaus)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S: llä on hapetusluku tai 6 Na₂NIIN₄.

Vinkkejä

Perusmuodossa olevien atomien hapetusluku on aina 0. 1 atomista koostuvan ionin hapetusnumero on yhtä suuri kuin varaus. Ryhmän 1A metallien, kuten vety, litium ja natrium, hapetusluku +1; Ryhmän 2A metallien, kuten magnesiumin ja kalsiumin, hapetusluku on +2. Sekä vedyllä että hapella voi olla 2 erilaista hapetuslukua riippuen niiden sidoksesta.
Yhdisteessä kaikkien hapetuslukujen summan tulisi olla yhtä suuri kuin 0. Jos on 2 atomin ionia, hapetuslukujen summan tulisi olla yhtä suuri kuin ionin varaus.
On erittäin hyödyllistä tietää kuinka lukea jaksoittaista taulukkoa ja mistä löytää metallit ja ei-metallit.