בכימיה, המונחים חמצון והפחתה מתייחסים לתגובות בהן אטום (או קבוצת אטומים), ברצף, מאבד או צובר אלקטרונים. מספר חמצון הוא מספר שהוקצה לאטום (או לקבוצת אטומים) המסייע לכימאים לעקוב אחר כמה אלקטרונים זמינים להעברה ואם מגיב נתון מתחמצן או מופחת בתגובה. תהליך הקצאת מספר החמצון לאטומים יכול לנוע בין קל מאוד למורכב למדי, בהתבסס על המטען באטום וההרכב הכימי של המולקולות המרכיבות את האטום. כדי להפוך את העניין למסובך יותר, יש לאטומים מסוימים יותר ממספר חמצון אחד. למרבה המזל, קביעת מספר החמצון נעשית עם כללים ברורים וקלים לביצוע, למרות שידע בכימיה בסיסית ואלגברה יהפוך את הסברת הכללים הללו להרבה יותר קלה.
שלב
שיטה 1 מתוך 2: קביעת מספר החמצון על סמך תקנות כימיות
שלב 1. קבע אם החומרים המדוברים הם יסודות
אטומים של יסודות חופשיים תמיד בעלי מספר חמצון של 0. זה חל על אטומים שצורתם היסודית מורכבת מאטום יחיד, כמו גם על אטומים שצורתם היסודית היא דיאטומית או פוליאטומית.
- לדוגמה, שני אל(ים) כמו גם Cl2 בעלי מספר חמצון של 0 מכיוון שהם צורות של יסודות שאינם קשורים ליסודות אחרים.
- שים לב כי צורת היסודות גופרית, S8או אוקטסולפור, אם כי חריגה, יש לה גם מספר חמצון של 0.
שלב 2. קבע אם החומרים המדוברים הם יונים
ליונים יש אותו מספר חמצון כמו המטען שלהם. זה נכון לגבי יונים שאינם קשורים ליסודות אחרים, כמו גם ליונים שהם חלק מתרכובות יוניות.
- לדוגמה, יון Cl- בעל מספר חמצון -1.
- ליון Cl עדיין יש מספר חמצון של -1 כאשר Cl הוא חלק מתרכובת NaCl. מכיוון שליון הנא, בהגדרה, יש מטען של +1, אנו יודעים שליון Cl יש מטען של -1, כך שמספר החמצון נשאר -1.
שלב 3. הכירו בכך שיונים של מתכת עשויים להיות בעלי מצבי חמצון מרובים
להרכיבים מתכתיים רבים יש יותר ממטען אחד. לדוגמה, ברזל המתכת (Fe) יכול להיות יון בעל מטען +2 או +3. ניתן לקבוע את המטען של יון מתכת (ובכך מספר החמצון שלו), בין אם מבחינת מטענים של האטומים המרכיבים האחרים במתחם, או, כאשר הוא נכתב בצורת טקסט בסימון ספרות רומאי (כמו במשפט, ליון ברזל (III) יש מטען של + 3.).
לדוגמה, בואו נבחן תרכובת המכילה את אלומיניום יון המתכת. מתחם AlCl3 בעל מטען כולל של 0. מכיוון שאנו יודעים כי יון Cl- בעל מטען של -1 ויש 3 יוני Cl- במתחם, על יון האל להיות בעל מטען של +3 כך שהמטען הכולל של כל היונים הוא 0. לפיכך, מספר החמצון של Al הוא +3.
שלב 4. הקצה את מספר החמצון של -2 לחמצן (ללא יוצא מן הכלל)
כמעט בכל המקרים, לאטום החמצן יש מספר חמצון של -2. לכלל זה ישנם יוצאי דופן:
- כאשר החמצן נמצא בצורתו היסודית (O2), מספר החמצון הוא 0, מכיוון שזהו הכלל עבור כל האטומים של היסוד.
- כאשר החמצן הוא חלק מחמצן, מספר החמצון שלו הוא -1. חמצנים הם סוג של תרכובות המכילות קשרים בודדים של חמצן וחמצן (או אניון החמצן O2-2). לדוגמה, במולקולת ה2או2 (מי חמצן), לחמצן יש מספר חמצון (ומטען) של -1. כמו כן, כאשר החמצן הוא חלק מחמצן -על, מספר החמצון שלו הוא -0.5.
- כאשר החמצן קשור לפלואור, מספר החמצון שלו הוא +2. עיין בתקנות פלואור למטה למידע נוסף. ב (או2ו2), מספר החמצון שלו הוא +1.
שלב 5. הקצה את מספר החמצון של +1 למימן (ללא יוצא מן הכלל)
בדומה לחמצן, מספר החמצון של מימן הוא מקרה מיוחד. באופן כללי, למימן יש מספר חמצון של +1 (למעט, כאמור, בצורתו היסודית, H2). עם זאת, במקרה של תרכובות מיוחדות הנקראות הידרידים, למימן יש מספר חמצון של -1.
לדוגמה, ב- H2O, אנחנו יודעים שלמימן יש מספר חמצון של +1 מכיוון שלחמצן יש מטען של -2 ואנחנו צריכים צורך במטען של 2 +1 כדי להפוך את המטען של המתחם לאפס. עם זאת, בסודיום הידריד, NaH, למימן יש מספר חמצון של -1 מכיוון שלמטען על היון יש מטען של +1, וכדי שסכום המטען על המתחם יהיה אפס, מטען המימן (ולכן מספר החמצון) חייב להיות -1.
שלב 6. לפלואור תמיד יש מספר חמצון של -1
כפי שצוין לעיל, מספרי החמצון של יסודות מסוימים יכולים להשתנות בשל מספר גורמים (יוני מתכת, אטומי חמצן בחמצנים וכו ') אולם לפלואור יש מספר חמצון של -1, שלעולם אינו משתנה. הסיבה לכך היא שהפלואור הוא היסוד האלקטרו -שלילי ביותר - במילים אחרות, הוא האלמנט שסביר שהפחות מוותר על האלקטרונים שלו והסביר ביותר שיתפוס אטומים של יסודות אחרים. לפיכך, החיוב אינו משתנה.
שלב 7. הפוך את מספר החמצון במתחם לשווה למטען על התרכובת
מספרי החמצון של כל האטומים בתרכובת חייבים להיות שווים למטען על המתחם. לדוגמה, אם לתרכובת אין מטען, מספר החמצון של כל אטום חייב להסתכם באפס; אם המתחם הוא יון פוליאטומי בעל מטען של -1, מספר החמצון חייב להוסיף עד -1 וכו '.
זוהי דרך טובה לבדוק את עבודתך - אם מספרי החמצון במתחם שלך אינם מסתכמים בחיוב על המתחם שלך, אתה יודע שהגדרת אחד או יותר ממספרי החמצון הלא נכונים
שיטה 2 מתוך 2: הקצאת מספרים לאטומים ללא חוק מספר חמצון
שלב 1. מצא את האטומים ללא כלל מספר החמצון
לחלק מהאטומים אין כללים ספציפיים לגבי מספרי חמצון. אם האטום שלך אינו מופיע בחוקים לעיל ואתה לא בטוח מהו המטען שלו (לדוגמה, אם האטומים הם חלק מתרכובת גדולה יותר ולכן אינם מראים את המטענים שלהם), תוכל למצוא את המטען של האטום מספר חמצון בתהליך חיסול. ראשית תקבע את מצב החמצון של כל האטומים בתרכובת, ואז תפתור רק את האטומים הלא ידועים על סמך המטען הכולל של התרכובת.
לדוגמה, במתחם Na2לכן4, מטען הגופרית (S) אינו ידוע - האטום אינו בצורת יסוד, כך שמספר החמצון שלו אינו 0, אבל זה כל מה שאנו יודעים. זוהי דוגמה טובה לדרך אלגברית זו לקביעת מספר החמצון.
שלב 2. מצא את מספרי החמצון הידועים של יסודות אחרים בתרכובת
באמצעות הכללים להקצאת מספרי חמצון, קבע את מספרי החמצון של האטומים האחרים במתחם. היזהר ממקרים מיוחדים כמו O, H וכו '.
ב Na2לכן4, אנו יודעים שעל פי הכללים שלנו, ליון הנא יש מטען (וכך מספר החמצון שלו) +1 ולאטום החמצן מספר החמצון -2.
שלב 3. הכפל את מספר האטומים במספר החמצון שלהם
כעת, כאשר אנו יודעים את מספרי החמצון של כל האטומים שלנו למעט הלא נודע, עלינו לקחת בחשבון את העובדה שחלק מהאטומים הללו עשויים להופיע יותר מפעם אחת. הכפל כל מספר מקדם של כל אטום (כתוב בקטן למטה אחרי הסמל הכימי של האטום בתרכובת) במספר החמצון שלו.
ב- Na2לכן4, אנו יודעים שיש 2 אטומי Na ו -4 אטומים O. נכפיל 2 × +1, מספר החמצון של Na, כדי לקבל את התשובה 2, ונכפיל 4 × -2, מספר החמצון O, כדי לקבל התשובה -8.
שלב 4. הוסף את התוצאות
הוספת המוצר של הכפל שלך תעניק לך את מספר החמצון של המתחם מבלי לחשב את מספר החמצון הלא ידוע של האטום שלך.
בדוגמה Na2לכן4 אותנו, נוסיף 2 על -8 כדי לקבל -6.
שלב 5. חשב את מספר החמצון הלא ידוע על בסיס מטען התרכובת
כעת, יש לך כל מה שאתה צריך כדי למצוא מספרי חמצון לא ידועים באמצעות אלגברה פשוטה. צור משוואה: התשובה שלך בשלב הקודם, בנוסף למספר החמצון הלא ידוע שווה למטען הכולל של המתחם. במילים אחרות: (כמות מספר החמצון הידוע) + (מספר חמצון לא ידוע, אותו מחפשים) = (מטען של תרכובת).
-
בדוגמה Na2לכן4 אותנו, נפתור את זה באופן הבא:
- (סכום מספר החמצון הידוע) + (מספר חמצון לא ידוע, אותו מחפשים) = (מטען של תרכובת)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
-
S = 6. ל- S יש מספר חמצון
שלב 6. ב Na2לכן4.
טיפים
- לאטומים בצורה היסודית יש תמיד מספר חמצון של 0. ליון מונאטומי יש מספר חמצון השווה למטען שלו. מתכת 1A בצורתה היסודית, כגון מימן, ליתיום ונתרן, בעלת מספר חמצון של +1; למתכות 2A בצורה יסודית, כגון מגנזיום וסידן, יש מספר חמצון של +2. הן למימן והן לחמצן יש שני מצבי חמצון שונים שעשויים להיות תלויים בקשר.
- במתחם, סכום כל מספרי החמצון חייב להיות שווה 0. אם ליון יש 2 אטומים, למשל, סכום מספרי החמצון חייב להיות שווה למטען על היון.
- זה מאוד מועיל לדעת לקרוא את הטבלה המחזורית של היסודות ואת המיקום של מתכות ולא מתכות.
