في الكيمياء ، تشير مصطلحات الأكسدة والاختزال إلى التفاعلات التي تفقد فيها الذرة (أو مجموعة الذرات) الإلكترونات أو تكتسبها على التوالي. رقم الأكسدة هو رقم مخصص لذرة (أو مجموعة ذرات) يساعد الكيميائيين على تتبع عدد الإلكترونات المتاحة للنقل وما إذا كان متفاعل معين يتأكسد أو ينخفض في التفاعل. يمكن أن تتراوح عملية تعيين أعداد الأكسدة للذرات من سهل جدًا إلى شديد التعقيد ، بناءً على شحنة الذرة والتركيب الكيميائي للجزيئات التي تتكون منها الذرة. لجعل الأمور أكثر تعقيدًا ، تحتوي بعض الذرات على أكثر من رقم أكسدة واحد. لحسن الحظ ، يتم تحديد عدد الأكسدة بقواعد واضحة ويسهل اتباعها ، على الرغم من أن المعرفة الأساسية بالكيمياء والجبر ستجعل شرح هذه القواعد أسهل بكثير.
خطوة
الطريقة 1 من 2: تحديد عدد الأكسدة بناءً على اللوائح الكيميائية
الخطوة الأولى: تحديد ما إذا كانت المواد المعنية عناصر
تحتوي ذرات العناصر الحرة دائمًا على عدد أكسدة يساوي 0. وهذا ينطبق على الذرات التي يتكون شكلها الأولي من ذرة واحدة ، وكذلك الذرات التي يكون شكلها الأولي ثنائي الذرة أو متعدد الذرات.
- على سبيل المثال ، كل من Al(س) وكذلك Cl2 لديها عدد أكسدة 0 لأنها أشكال من العناصر التي لا ترتبط بعناصر أخرى.
- لاحظ أن الشكل الأولي Sulfur، S8، أو octasulfur ، على الرغم من أنه غير طبيعي ، إلا أنه يحتوي أيضًا على عدد أكسدة 0.
الخطوة 2. تحديد ما إذا كانت المواد المعنية هي أيونات
الأيونات لها نفس عدد الأكسدة مثل شحنتها. هذا صحيح بالنسبة للأيونات غير المرتبطة بالعناصر الأخرى ، وكذلك الأيونات التي تشكل جزءًا من المركبات الأيونية.
- على سبيل المثال ، Cl. أيون- لديه عدد أكسدة -1.
- لا يزال رقم تأكسد أيون الكلور -1 عندما يكون الكلور جزءًا من مركب كلوريد الصوديوم. نظرًا لأن أيون Na ، بحكم التعريف ، له شحنة +1 ، فنحن نعلم أن شحنة أيون الكلور لها -1 ، لذلك يبقى رقم الأكسدة -1.
الخطوة 3. ندرك أن أيونات المعادن قد يكون لها حالات أكسدة متعددة
تحتوي العديد من العناصر المعدنية على أكثر من شحنة واحدة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الحديد المعدني (Fe) عبارة عن أيون بشحنة +2 أو +3. يمكن تحديد شحنة أيون فلز (وبالتالي رقم تأكسده) ، إما من حيث شحنات الذرات المكونة الأخرى في المركب ، أو عند كتابتها في شكل نص بترميز رقمي (كما في الجملة ، أيون الحديد (III) له شحنة + 3.).
على سبيل المثال ، دعنا نفحص مركبًا يحتوي على أيون معدن الألمنيوم. مركب AlCl3 لديه شحنة إجمالية قدرها 0. بما أننا نعلم أن Cl. أيون- لديه شحنة -1 وهناك 3 أيونات Cl- في المركب ، يجب أن يحتوي أيون Al على شحنة +3 بحيث تكون الشحنة الكلية لجميع الأيونات 0. وبالتالي ، فإن عدد أكسدة Al هو +3.
الخطوة 4. عيّن عدد الأكسدة -2 للأكسجين (بدون استثناء)
في جميع الحالات تقريبًا ، تحتوي ذرة الأكسجين على عدد أكسدة -2. هناك بعض الاستثناءات لهذه القاعدة:
- عندما يكون الأكسجين في شكله الأولي (O2) ، رقم الأكسدة هو 0 ، لأن هذه هي القاعدة لجميع ذرات العنصر.
- عندما يكون الأكسجين جزءًا من بيروكسيد ، يكون رقم تأكسده هو -1. البيروكسيدات هي فئة من المركبات التي تحتوي على روابط مفردة للأكسجين والأكسجين (أو أنيون البيروكسيد O2-2). على سبيل المثال ، في جزيء H.2ا2 (بيروكسيد الهيدروجين) ، يحتوي الأكسجين على عدد أكسدة (وشحنة) -1. أيضًا ، عندما يكون الأكسجين جزءًا من الأكسيد الفائق ، فإن رقم الأكسدة الخاص به هو -0.5.
- عندما يرتبط الأكسجين بالفلور ، يكون رقم تأكسده +2. انظر لوائح الفلور أدناه لمزيد من المعلومات. انا لا2F2) ، رقم الأكسدة الخاص به هو +1.
الخطوة 5. عيّن رقم الأكسدة +1 للهيدروجين (بدون استثناء)
مثل الأكسجين ، فإن عدد أكسدة الهيدروجين هو حالة خاصة. بشكل عام ، يحتوي الهيدروجين على عدد أكسدة +1 (باستثناء ، على النحو الوارد أعلاه ، في شكله الأولي ، H2). ومع ذلك ، في حالة وجود مركبات خاصة تسمى الهيدريد ، فإن الهيدروجين له عدد أكسدة -1.
على سبيل المثال ، في H2O ، نعلم أن عدد الأكسدة للهيدروجين +1 لأن شحنة الأكسجين تساوي -2 ونحتاج إلى شحنة 2 + 1 لنجعل شحنة المركب صفرًا. ومع ذلك ، في هيدروجين الصوديوم ، NaH ، يحتوي الهيدروجين على عدد أكسدة -1 لأن شحنة الأيون لها شحنة +1 ، ولمجموع الشحنات على المركب يساوي صفرًا ، فإن شحنة الهيدروجين (وبالتالي رقم الأكسدة) يجب أن يكون -1.
الخطوة 6. يحتوي الفلور دائمًا على عدد أكسدة -1
كما هو مذكور أعلاه ، يمكن أن تختلف أعداد الأكسدة لعناصر معينة بسبب عدة عوامل (أيونات المعادن ، وذرات الأكسجين في البيروكسيدات ، وما إلى ذلك) ومع ذلك ، يحتوي الفلور على عدد أكسدة -1 ، والذي لا يتغير أبدًا. هذا لأن الفلور هو العنصر الأكثر كهرسلبية - بعبارة أخرى ، هو العنصر الأقل احتمالا للتخلي عن إلكتروناته والأرجح أن يأخذ ذرات العناصر الأخرى. وبالتالي ، فإن التهمة لا تتغير.
الخطوة 7. اجعل عدد الأكسدة في المركب مساويًا لشحنة المركب
يجب أن تكون أعداد الأكسدة لجميع الذرات في المركب مساوية لشحنة المركب. على سبيل المثال ، إذا لم يكن للمركب شحنة ، فيجب أن يصل عدد الأكسدة لكل ذرة إلى الصفر ؛ إذا كان المركب عبارة عن أيون متعدد الذرات بشحنة -1 ، يجب أن يكون مجموع عدد الأكسدة ما يصل إلى -1 ، إلخ.
هذه طريقة جيدة للتحقق من عملك - إذا كانت أرقام الأكسدة في المركب الخاص بك لا تساوي شحنة المركب الخاص بك ، فأنت تعلم أنك قمت بتعيين واحد أو أكثر من أرقام الأكسدة الخاطئة
الطريقة 2 من 2: تخصيص الأعداد للذرات بدون قاعدة رقم الأكسدة
الخطوة 1. أوجد الذرات بدون قاعدة عدد الأكسدة
بعض الذرات ليس لديها قواعد محددة حول عدد الأكسدة. إذا لم تظهر ذرتك في القواعد أعلاه ولست متأكدًا من شحنتها (على سبيل المثال ، إذا كانت الذرات جزءًا من مركب أكبر وبالتالي لا تظهر شحنتها) ، يمكنك العثور على الذرة عدد التأكسد بعملية الإزالة. ستحدد أولاً حالة الأكسدة لجميع الذرات في المركب ، ثم ستحل الذرات المجهولة فقط بناءً على الشحنة الكلية للمركب.
على سبيل المثال ، في المركب Na2وبالتالي4، شحنة الكبريت (S) غير معروفة - الذرة ليست في شكل عنصري ، لذا فإن عدد تأكسدها ليس صفرًا ، لكن هذا كل ما نعرفه. هذا مثال جيد على هذه الطريقة الجبرية لتحديد عدد الأكسدة.
الخطوة 2. أوجد أرقام الأكسدة المعروفة للعناصر الأخرى في المركب
باستخدام قواعد تعيين أعداد الأكسدة ، حدد عدد أكسدة الذرات الأخرى في المركب. احترس من الحالات الخاصة مثل O و H وما إلى ذلك.
في نا2وبالتالي4، نعلم أنه وفقًا لقواعدنا ، فإن أيون الصوديوم له شحنة (وبالتالي رقم تأكسده) +1 ولذرة الأكسجين عدد أكسدة -2.
الخطوة 3. اضرب عدد الذرات في عدد الأكسدة
الآن بعد أن عرفنا أعداد الأكسدة لجميع ذراتنا باستثناء المجهول ، يجب أن نفكر في حقيقة أن بعض هذه الذرات قد تظهر أكثر من مرة. اضرب كل رقم معامل لكل ذرة (مكتوبًا صغيرًا أدناه بعد الرمز الكيميائي للذرة في المركب) في رقم الأكسدة الخاص بها.
في نا2وبالتالي4، نعلم أن هناك 2 ذرات Na و 4 ذرات O. سنضرب 2 × +1 ، عدد أكسدة Na ، للحصول على الإجابة 2 ، وسنضرب 4 × -2 ، رقم الأكسدة O ، للحصول على الجواب -8.
الخطوة 4. اجمع النتائج
ستمنحك إضافة حاصل الضرب عدد أكسدة المركب دون حساب عدد الأكسدة المجهول لذرتك.
في المثال Na2وبالتالي4 لنا ، سنضيف 2 في -8 لنحصل على -6.
الخطوة 5. احسب عدد الأكسدة المجهول بناءً على شحنة المركب
الآن ، لديك كل ما تحتاجه للعثور على أرقام أكسدة غير معروفة باستخدام الجبر البسيط. قم بإنشاء معادلة: إجابتك في الخطوة السابقة ، بالإضافة إلى أن رقم الأكسدة المجهول يساوي الشحنة الإجمالية للمركب. بمعنى آخر: (مقدار عدد الأكسدة المعروف) + (عدد الأكسدة غير المعروف المطلوب) = (شحنة المركب).
-
في المثال Na2وبالتالي4 لنا ، سنحلها على النحو التالي:
- (مجموع عدد الأكسدة المعروف) + (عدد الأكسدة غير المعروف المطلوب) = (شحنة المركب)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. S لها رقم أكسدة
الخطوة 6. في نا2وبالتالي4.
نصائح
- تحتوي الذرات في الشكل الأولي دائمًا على عدد أكسدة يساوي 0. أيون أحادي الذرة له عدد أكسدة يساوي شحنته. يحتوي المعدن 1A في شكله الأولي ، مثل الهيدروجين والليثيوم والصوديوم ، على عدد أكسدة +1 ؛ 2 أ المعادن في شكلها الأولي ، مثل المغنيسيوم والكالسيوم ، لها عدد أكسدة +2. يحتوي كل من الهيدروجين والأكسجين على حالتين مختلفتين من الأكسدة والتي قد تعتمد على الرابطة.
- في المركب ، يجب أن يساوي مجموع جميع أرقام الأكسدة 0. إذا كان للأيون ذرتان ، على سبيل المثال ، يجب أن يساوي مجموع أرقام الأكسدة شحنة الأيون.
- من المفيد جدًا معرفة كيفية قراءة الجدول الدوري للعناصر ومواقع المعادن واللافلزات.
