Keemias oksüdeerumise mõiste on mõnevõrra segane, enamasti seetõttu, et see eelneb aatomi struktuuri ja keemiliste reaktsioonide toimumise mõistmisele. Mõiste tekkis siis, kui keemikud analüüsisid reaktsioone, mis hõlmasid hapnikku, mis oli esimene teadaolev oksüdeerija.
Kaasaegsetele keemikutele, kes tunnevad elektronide vahetumist reaktsioonides, viitab oksüdeerumine elektronide kadumisele ja redutseerimisele elektronide võimendumisele. Kaasaegne määratlus kehtib nii hapnikku sisaldavate kui ka mittehappeliste reaktsioonide suhtes, näiteks metaani (CH4) süsinikust ja vesinikust. Kui lisate metaanile hapnikku süsinikdioksiidi ja vee tootmiseks, on see ka oksüdeerumine. Süsinikuaatom kaotab elektrone ja selle oksüdatsiooniaste muutub, samal ajal kui hapniku aatomid saavad elektrone ja vähenevad. Seda tuntakse redoksreaktsioonina.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Süsiniku oksüdeerumisolek metaanimolekulis on -4, vesiniku oma on +1.
Metaani süsiniku oksüdatsiooniaste
Oma nelja valentselektroni tõttu võib süsinik eksisteerida mitmesugustes oksüdatsiooniastmetes, ulatudes +4 kuni -4. Sellepärast moodustab see nii palju ühendeid kui ükski teine element. Selle oleku kindlakstegemiseks konkreetses ühendis peate tavaliselt vaatama sidemeid, mis see moodustab ühendi teiste elementidega.
Vesinikul on ainult üks valentselektron ja kuna see elektron on selle esimeses kestas, vajab ta kesta täitmiseks ainult ühte elektroni. See muudab selle elektrontraktoriks, mille oksüdeerimisolek on +1. Samuti võib vesinik kaotada elektroni ja eksisteerida -1 oksüdeerumisolekus, kui see ühendub 1. rühma metallidega, moodustades metalli hüdriidid, näiteks NaH ja LiH, kuid enamikul juhtudel, näiteks kui see ühendub süsinikuga, on see alati +1 oksüdatsioonis riik.
Metaanimolekuli süsiniku oksüdatsiooniastme arvutamiseks käsitlete iga süsinik-vesiniksidet nii, nagu see oleks ioonne. Molekulil puudub netolaeng, seega peab kõigi süsinik-vesiniksidemete summa olema 0. See tähendab, et süsinikuaatom annetab neli elektroni, mis muudab selle oksüdatsiooniastme -4.
Metaani põletamisel muutub süsiniku oksüdatsiooniaste
Kui ühendate metaani hapnikuga, on produktideks süsinikdioksiid, vesi ja energia soojuse ja valguse kujul. Selle reaktsiooni tasakaalustatud võrrand on
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O + energia
Selles reaktsioonis toimub süsiniku oksüdatsiooniseisundis dramaatiline muutus. Kui metaani oksüdatsiooninumber on -4, siis süsinikdioksiidis on see +4. Seda seetõttu, et hapnik on elektroni aktseptor, mille oksüdatsiooniaste on alati -2 ja iga süsinikuaatomi kohta on kaks hapniku aatomit2. Vesiniku oksüdatsiooniaste seevastu jääb muutumatuks.