Ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου δείχνει το υποθετικό φορτίο ενός ατόμου σε μια ένωση. Είναι υποθετικό επειδή, στο πλαίσιο μιας ένωσης, τα στοιχεία μπορεί να μην είναι απαραίτητα ιονικά. Όταν αλλάζει ο αριθμός ηλεκτρονίων που σχετίζονται με ένα άτομο, αλλάζει επίσης ο αριθμός οξείδωσης. Όταν ένα στοιχείο χάνει ένα ηλεκτρόνιο, ο αριθμός οξείδωσης αυξάνεται.
Κανόνες οξείδωσης
Όταν ένα στοιχείο χάνει ένα ηλεκτρόνιο, ο αριθμός οξείδωσης του γίνεται όλο και πιο θετικός. Η ακριβής διαμόρφωση των αριθμών οξείδωσης σε μια ένωση καθορίζεται από μια σειρά κανόνων αριθμών οξείδωσης. Αυτοί οι κανόνες περιγράφουν την κατανομή των αριθμών οξείδωσης σε μια ένωση και περιγράφουν τους τυπικούς αριθμούς οξείδωσης για ορισμένα στοιχεία. Εάν εξοικειωθείτε με αυτούς τους κανόνες, ενδέχεται να είστε σε θέση να κατανοήσετε και να προβλέψετε ποιο αντιδραστήριο θα οξειδωθεί.
Πολλαπλοί αριθμοί οξείδωσης
Ορισμένα στοιχεία έχουν πολλούς πιθανούς αριθμούς οξείδωσης. Εάν γνωρίζετε ποια στοιχεία είναι αυτά, μπορείτε να προβλέψετε τι θα συμβεί στους αριθμούς οξείδωσης σε μια αντίδραση. Για παράδειγμα, ο σίδηρος μπορεί να έχει αριθμούς οξείδωσης που κυμαίνονται από -2 έως +6. Οι πιο συνηθισμένοι αριθμοί οξείδωσης για το σίδηρο είναι +2 και +3. Προκειμένου να διακρίνουν ποιο από αυτά υπάρχει σε μια ένωση, οι επιστήμονες γράφουν την κατάσταση οξείδωσης με λατινικούς αριθμούς στο όνομα της ένωσης. Στην αντίδραση, εάν ο σίδηρος χάσει ηλεκτρόνια, η κατάσταση οξείδωσης θα αλλάξει. Αυτό συμβαίνει όταν ο σίδηρος σκουριάζει. Ο στερεός σίδηρος οξειδώνεται σε σίδηρο (II) από άτομα οξυγόνου. Στη συνέχεια, τα άτομα σιδήρου (II) χάνουν ηλεκτρόνια όταν αντιδρούν με ιόντα υδρογόνου και οξυγόνο. Αυτή η αντίδραση σχηματίζει ιόντα σιδήρου (III), τα οποία μπορούν να σχηματίσουν υδροξείδιο σιδήρου (III) και οξείδιο σιδήρου (III).
Οξειδωτικοί παράγοντες
Όταν μια ένωση χάνει ηλεκτρόνια, κάτι πρέπει να το κάνει να το κάνει. Αυτό ονομάζεται οξειδωτικός παράγοντας. Για παράδειγμα, όταν ο σίδηρος σκουριάζει, το οξυγόνο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας. Το οξυγόνο δέχεται τα ηλεκτρόνια που χάνει ο σίδηρος. Τα ηλεκτρόνια που χάνονται σε μια αντίδραση πρέπει να ληφθούν κάπου αλλού για να εξισορροπηθεί το ηλεκτρικό δυναμικό. Με τη σειρά του, αλλάζει επίσης ο αριθμός οξείδωσης του οξυγόνου.
Οξείδωση και αναγωγή
Οι αντιδράσεις στις οποίες ένα στοιχείο οξειδώνεται συνήθως περιελάμβαναν αντίστοιχη μείωση σε ένα άλλο στοιχείο. Η μείωση συμβαίνει όταν ένα στοιχείο κερδίζει ηλεκτρόνια. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αριθμός οξείδωσης μειώνεται. Για παράδειγμα, όταν ο σίδηρος σκουριάζει, το οξυγόνο μπορεί να συμπεριφέρεται ως οξειδωτικός παράγοντας. Καθώς το οξυγόνο κερδίζει ηλεκτρόνια, αλλάζει από έναν αριθμό οξείδωσης μηδέν σε έναν αριθμό οξείδωσης αρνητικών δύο.