Οι χημικοί παρακολουθούν πώς τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μεταξύ ατόμων σε μια αντίδραση χρησιμοποιώντας έναν αριθμό οξείδωσης. Εάν ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου στην αντίδραση αυξάνεται ή γίνεται λιγότερο αρνητικός, το στοιχείο έχει οξειδωθεί, ενώ ένας μειωμένος ή περισσότερο αρνητικός αριθμός οξείδωσης σημαίνει ότι το στοιχείο ήταν μειωμένος. (Μπορείτε να θυμηθείτε αυτήν τη διάκριση χρησιμοποιώντας ένα παλιό μνημονικό: OIL RIG, η οξείδωση είναι απώλεια, η μείωση είναι κέρδος.) Ένας οξειδωτικός παράγοντας οξειδώνει ένα άλλο είδος και μειώνεται στη διαδικασία, ενώ ένας αναγωγικός παράγοντας μειώνει ένα άλλο είδος και οξειδώνεται στο επεξεργάζομαι, διαδικασία.
Γράψτε τον τύπο για τη χημική αντίδραση. Ο τύπος για την καύση του προπανίου, για παράδειγμα, είναι C3H8 (g) + 5 O2 -> 3 CO2 (g) + 4 H2O (l). Βεβαιωθείτε ότι η εξίσωση έχει ισορροπηθεί σωστά.
Αντιστοιχίστε έναν αριθμό οξείδωσης σε κάθε στοιχείο της αντίδρασης χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους κανόνες: Οποιοδήποτε στοιχείο από μόνο του (δηλαδή δεν συνδυάζεται με άλλα στοιχεία) έχει αριθμό οξείδωσης 0. Το Ο2 ή καθαρό οξυγόνο, για παράδειγμα, έχει έναν αριθμό οξείδωσης 0, δεδομένου ότι είναι ένα στοιχείο από μόνο του. Το φθόριο είναι το πιο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο (δηλαδή ασκεί την ισχυρότερη έλξη στα ηλεκτρόνια), έτσι σε μια ένωση έχει πάντα έναν αριθμό οξείδωσης -1. Δεδομένου ότι είναι το δεύτερο πιο ηλεκτροαρνητικό στοιχείο, το οξυγόνο σε μια ένωση έχει πάντα έναν αριθμό οξείδωσης -2 (με λίγες μόνο εξαιρέσεις). Το υδρογόνο έχει έναν αριθμό οξείδωσης -1 όταν συνδυάζεται με ένα μέταλλο και +1 όταν συνδυάζεται με ένα μη μέταλλο. Όταν συνδυάζονται με άλλα στοιχεία, τα αλογόνα (ομάδα 17 του περιοδικού πίνακα) έχουν αριθμό οξείδωσης -1 εκτός εάν συνδυάζεται με οξυγόνο ή αλογόνο υψηλότερο στην ομάδα, οπότε έχουν αριθμό οξείδωσης +1. Όταν συνδυάζονται με άλλα στοιχεία, τα μέταλλα της ομάδας 1 έχουν αριθμό οξείδωσης +1, ενώ τα μέταλλα της ομάδας 2 έχουν αριθμό οξείδωσης +2. Το άθροισμα όλων των αριθμών οξείδωσης σε μια ένωση ή ιόν πρέπει να είναι ίσο με το καθαρό φορτίο της ένωσης ή του ιόντος. Το θειικό ανιόν, SO4, για παράδειγμα, έχει καθαρό φορτίο -2, επομένως το άθροισμα όλων των αριθμών οξείδωσης στην ένωση πρέπει να είναι ίσο με -2.
Συγκρίνετε τους αριθμούς οξείδωσης για κάθε στοιχείο στην πλευρά του προϊόντος με τον αριθμό οξείδωσης στην πλευρά του αντιδραστηρίου. Εάν ο αριθμός οξείδωσης ενός είδους μειώνεται ή γίνεται πιο αρνητικός, το είδος έχει μειωθεί (δηλαδή αποκτήθηκαν ηλεκτρόνια). Εάν ο αριθμός οξείδωσης ενός είδους αυξάνεται ή γίνει πιο θετικός, έχει οξειδωθεί (δηλ. Χαμένα ηλεκτρόνια). Στην καύση προπανίου, για παράδειγμα, τα άτομα οξυγόνου ξεκινούν την αντίδραση με έναν αριθμό οξείδωσης 0 και τελειώστε με έναν αριθμό οξείδωσης -2 (χρησιμοποιώντας τους παραπάνω κανόνες, το οξυγόνο σε H2O ή σε CO2 έχει αριθμό οξείδωσης -2). Κατά συνέπεια, το οξυγόνο μειώνεται όταν αντιδρά με προπάνιο.
Προσδιορίστε ποια αντιδραστήρια μειώνονται και ποια οξειδώνονται όπως φαίνεται παραπάνω. Ένα αντιδραστήριο που οξειδώνει ένα στοιχείο σε άλλο αντιδραστήριο είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας, ενώ ένα αντιδραστήριο που μειώνει ένα στοιχείο σε ένα άλλο αντιδραστήριο είναι ένας αναγωγικός παράγοντας. Στην αντίδραση καύσης μεταξύ προπανίου και οξυγόνου, για παράδειγμα, το οξυγόνο είναι οξειδωτικός παράγοντας και το προπάνιο είναι ο αναγωγικός παράγοντας.
Σημειώστε ότι η ίδια ουσία θα μπορούσε να είναι αναγωγικός παράγοντας σε μία αντίδραση και οξειδωτικός παράγοντας σε άλλη. Ορισμένες ενώσεις ή ουσίες χάνουν εύκολα ηλεκτρόνια, και έτσι γενικά ταξινομούνται ως αναγωγικοί παράγοντες, ενώ Άλλες ενώσεις είναι πολύ καλές στη λήψη ηλεκτρονίων ή στη μεταφορά ατόμων οξυγόνου και επομένως γενικά ταξινομούνται ως οξειδωτικά πράκτορες. Ποιος ρόλος παίζει μια ουσία θα εξαρτηθεί από την εν λόγω αντίδραση.
βιβλιογραφικές αναφορές
- "Chemical Principles, the Quest for Insight, 4η Έκδοση". Peter Atkins και Loretta Jones. 2008.
Συμβουλές
- Μπορεί να χρειαστεί λίγη πρακτική για να εξοικειωθείτε με κανόνες για την εκχώρηση αριθμών οξείδωσης. δοκιμάστε να αντιστοιχίσετε αριθμούς οξείδωσης για στοιχεία σε διαφορετικές ενώσεις έως ότου τον μειώσετε.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Με έδρα στο Σαν Ντιέγκο, ο Τζον Μπρέναν γράφει για την επιστήμη και το περιβάλλον από το 2006. Τα άρθρα του εμφανίστηκαν στα "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" και "East Bay Μηνιαία. "Ο Μπρέναν έχει πτυχίο βιολογίας από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
Φωτογραφικές μονάδες
Εικόνα φωτιάς από τον Luke Haverkamp από Fotolia.com