Come determinare lo stato di ossidazione

Video: Come si assegna il numero di ossidazione

Contenuto

Passi
Parte 1 di 2: Determinazione dello stato di ossidazione secondo le leggi della chimica
Parte 2 di 2: Determinazione dello stato di ossidazione senza utilizzare le leggi della chimica
Consigli
Di che cosa hai bisogno

In chimica, i termini "ossidazione" e "riduzione" indicano reazioni in cui un atomo o un gruppo di atomi perde o, rispettivamente, acquista elettroni. Lo stato di ossidazione è un valore numerico assegnato a uno o più atomi che caratterizza il numero di elettroni ridistribuiti e mostra come questi elettroni sono distribuiti tra gli atomi durante una reazione. La determinazione di questo valore può essere una procedura sia semplice che piuttosto complessa, a seconda degli atomi e delle molecole che li compongono. Inoltre, gli atomi di alcuni elementi possono avere diversi stati di ossidazione. Fortunatamente, ci sono semplici regole univoche per determinare lo stato di ossidazione, per il cui uso sicuro è sufficiente conoscere le basi della chimica e dell'algebra.

Passi

Parte 1 di 2: Determinazione dello stato di ossidazione secondo le leggi della chimica

1 Determina se la sostanza in questione è elementare. Lo stato di ossidazione degli atomi al di fuori di un composto chimico è zero. Questa regola è vera sia per le sostanze formate da atomi liberi separati, sia per quelle costituite da due, o molecole poliatomiche di un elemento.
- Ad esempio, Al_(S) e Cl₂ hanno uno stato di ossidazione pari a 0, poiché entrambi sono in uno stato elementare chimicamente non legato.
- Si noti che la forma allotropica dello zolfo S₈, o octacera, nonostante la sua struttura atipica, è anch'essa caratterizzata da uno stato di ossidazione nullo.
2 Determina se la sostanza in questione è composta da ioni. Lo stato di ossidazione degli ioni è uguale alla loro carica. Questo vale sia per gli ioni liberi che per quelli che fanno parte di composti chimici.
- Ad esempio, lo stato di ossidazione dello ione Cl è -1.
- Anche lo stato di ossidazione dello ione Cl nel composto chimico NaCl è -1. Poiché lo ione Na, per definizione, ha carica +1, concludiamo che la carica dello ione Cl è -1, e quindi il suo stato di ossidazione è -1.
3 Si prega di notare che gli ioni metallici possono avere diversi stati di ossidazione. Gli atomi di molti elementi metallici possono ionizzare in quantità diverse. Ad esempio, la carica ionica di un metallo come il ferro (Fe) è +2 o +3. La carica degli ioni metallici (e il loro stato di ossidazione) può essere determinata dalle cariche degli ioni di altri elementi con cui questo metallo fa parte di un composto chimico; nel testo questa carica è indicata con numeri romani: ad esempio, il ferro (III) ha uno stato di ossidazione di +3.
- Ad esempio, considera un composto contenente uno ione alluminio. Carica totale del composto AlCl₃ è zero.Poiché sappiamo che gli ioni Cl hanno una carica di -1, e il composto contiene 3 di questi ioni, per la neutralità generale della sostanza in questione, lo ione Al deve avere una carica di +3. Quindi, in questo caso, lo stato di ossidazione dell'alluminio è +3.
4 Lo stato di ossidazione dell'ossigeno è -2 (con alcune eccezioni). In quasi tutti i casi, gli atomi di ossigeno hanno uno stato di ossidazione di -2. Ci sono diverse eccezioni a questa regola:
- Se l'ossigeno è allo stato elementare (O₂), il suo stato di ossidazione è 0, come nel caso di altre sostanze elementari.
- Se l'ossigeno fa parte di perossido, il suo stato di ossidazione è -1. I perossidi sono un gruppo di composti contenenti un semplice legame ossigeno-ossigeno (cioè l'anione perossido O₂). Ad esempio, nella composizione dell'H₂oh₂ (acqua ossigenata) l'ossigeno ha una carica e uno stato di ossidazione di -1.
- Quando combinato con il fluoro, l'ossigeno ha uno stato di ossidazione di +2, leggi la regola per il fluoro di seguito.
5 L'idrogeno ha uno stato di ossidazione di +1, con poche eccezioni. Come con l'ossigeno, ci sono anche delle eccezioni. Di norma, lo stato di ossidazione dell'idrogeno è +1 (se non è nello stato elementare H₂). Tuttavia, nei composti chiamati idruri, lo stato di ossidazione dell'idrogeno è -1.
- Ad esempio, in H₂O Lo stato di ossidazione dell'idrogeno è +1 perché l'atomo di ossigeno ha una carica di -2 e sono necessarie due cariche +1 per la neutralità complessiva. Tuttavia, nella composizione dell'idruro di sodio, lo stato di ossidazione dell'idrogeno è già -1, poiché lo ione Na porta una carica di +1, e per l'elettroneutralità generale, la carica dell'atomo di idrogeno (e quindi il suo stato di ossidazione) dovrebbe essere -1.
6 Fluoro sempre ha uno stato di ossidazione di -1. Come già notato, lo stato di ossidazione di alcuni elementi (ioni metallici, atomi di ossigeno nei perossidi e così via) può variare in funzione di una serie di fattori. Lo stato di ossidazione del fluoro, tuttavia, è invariabilmente -1. Ciò è dovuto al fatto che questo elemento ha la massima elettronegatività - in altre parole, gli atomi di fluoro sono i meno disposti a separarsi dai propri elettroni e attirano più attivamente gli elettroni estranei. Pertanto, la loro carica rimane invariata.
7 La somma degli stati di ossidazione in un composto è uguale alla sua carica. Gli stati di ossidazione di tutti gli atomi che compongono un composto chimico dovrebbero sommarsi alla carica di questo composto. Ad esempio, se un composto è neutro, la somma degli stati di ossidazione di tutti i suoi atomi dovrebbe essere zero; se il composto è uno ione poliatomico con carica -1, la somma degli stati di ossidazione è -1, e così via.
- Questo è un buon metodo di prova: se la somma degli stati di ossidazione non è uguale alla carica totale del composto, allora ti sbagli da qualche parte.

Parte 2 di 2: Determinazione dello stato di ossidazione senza utilizzare le leggi della chimica

1 Trova gli atomi che non hanno regole rigide sul loro stato di ossidazione. Per alcuni elementi, non esistono regole consolidate per trovare lo stato di ossidazione. Se un atomo non soddisfa nessuna delle regole sopra elencate e non si conosce la sua carica (ad esempio, l'atomo fa parte di un complesso e la sua carica non è specificata), è possibile determinare lo stato di ossidazione di tale atomo per esclusione. Innanzitutto, determina la carica di tutti gli altri atomi nel composto e quindi, dalla carica totale nota del composto, calcola lo stato di ossidazione di questo atomo.
- Ad esempio, nel composto Na₂COSÌ₄ la carica dell'atomo di zolfo (S) è sconosciuta - sappiamo solo che non è zero, poiché lo zolfo non è in uno stato elementare. Questo composto serve come buon esempio per illustrare il metodo algebrico per determinare lo stato di ossidazione.
2 Trova gli stati di ossidazione degli elementi rimanenti nel composto. Utilizzando le regole sopra descritte, determinare gli stati di ossidazione degli atomi rimanenti del composto. Non dimenticare le eccezioni alla regola per O, H e così via.
- Per Na₂COSÌ₄, usando le nostre regole, troviamo che la carica (e quindi lo stato di ossidazione) dello ione Na è +1, e per ciascuno degli atomi di ossigeno è -2.
3 Moltiplicare il numero di atomi per il loro stato di ossidazione. Ora che conosciamo gli stati di ossidazione di tutti gli atomi tranne uno, è necessario tenere in considerazione che ci possono essere più atomi di alcuni elementi. Moltiplicare il numero di atomi di ciascun elemento (è indicato nella formula chimica del composto come pedice dopo il simbolo dell'elemento) per il suo stato di ossidazione.
- in Na₂COSÌ₄ abbiamo 2 atomi di Na e 4 atomi di O. Quindi, moltiplicando 2 × +1, otteniamo lo stato di ossidazione di tutti gli atomi di Na (2) e moltiplicando 4 × -2 - lo stato di ossidazione degli atomi di O (-8).
4 Somma i risultati precedenti. Sommando i risultati della moltiplicazione, otteniamo lo stato di ossidazione del composto senza tenendo conto del contributo dell'atomo desiderato.
- Nel nostro esempio, per Na₂COSÌ₄ aggiungiamo 2 e -8 e otteniamo -6.
5 Trova lo stato di ossidazione sconosciuto dalla carica del composto. Ora hai tutti i dati per calcolare facilmente lo stato di ossidazione desiderato. Scrivi un'equazione, a sinistra della quale ci sarà la somma del numero ottenuto nella fase di calcolo precedente e lo stato di ossidazione sconosciuto, e a destra della carica totale del composto. In altre parole, (Somma degli stati di ossidazione noti) + (stato di ossidazione desiderato) = (carica di un composto).
- Nel nostro caso Na₂COSÌ₄ la soluzione è simile a questa:
  - (Somma degli stati di ossidazione noti) + (stato di ossidazione desiderato) = (carica composta)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6.V Na₂COSÌ₄ lo zolfo ha uno stato di ossidazione 6.

Consigli

Nei composti, la somma di tutti gli stati di ossidazione deve essere uguale alla carica. Ad esempio, se il composto è uno ione biatomico, la somma degli stati di ossidazione degli atomi deve essere uguale alla carica ionica totale.
È molto utile essere in grado di utilizzare la tavola periodica e sapere dove si trovano gli elementi metallici e non metallici in essa.
Lo stato di ossidazione degli atomi in forma elementare è sempre zero. Lo stato di ossidazione di un singolo ione è uguale alla sua carica. Gli elementi del gruppo 1A della tavola periodica, come idrogeno, litio, sodio, in forma elementare hanno uno stato di ossidazione +1; Lo stato di ossidazione dei metalli del gruppo 2A, come magnesio e calcio, è +2 in forma elementare. Ossigeno e idrogeno, a seconda del tipo di legame chimico, possono avere 2 diversi stati di ossidazione.