화학에서 산화의 개념은 다소 혼란 스러운데, 대부분 원자의 구조와 화학 반응이 어떻게 일어나는지에 대한 이해보다 앞서 기 때문입니다. 이 용어는 화학자들이 최초의 알려진 산화제 인 산소와 관련된 반응을 분석 할 때 시작되었습니다.
반응에서 전자 교환에 익숙한 현대 화학자들에게 산화는 전자 손실과 전자 획득 감소를 의미합니다. 현대적인 정의는 메탄 (CH4) 탄소와 수소에서. 이산화탄소와 물을 생성하기 위해 메탄에 산소를 추가하는 것도 산화입니다. 탄소 원자는 전자를 잃고 산소 원자가 전자를 얻고 환원되는 동안 산화 상태가 변합니다. 이것은 산화 환원 반응으로 알려져 있습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
메탄 분자의 탄소 산화 상태는 -4이고 수소의 산화 상태는 +1입니다.
메탄에서 탄소의 산화 상태
4 개의 원자가 전자 때문에 탄소는 +4에서 -4까지 다양한 산화 상태로 존재할 수 있습니다. 그것이 다른 어떤 원소보다 많은 화합물을 형성하는 이유입니다. 특정 화합물의 상태를 확인하려면 일반적으로 화합물의 다른 요소와 형성되는 결합을 살펴 봐야합니다.
수소는 원자가 전자가 하나 뿐이며 그 전자가 첫 번째 껍질에 있기 때문에 껍질을 채우는 데 하나의 전자 만 필요합니다. 이것은 산화 상태가 +1 인 전자 어 트랙터가됩니다. 수소는 또한 전자를 잃고 1 족 금속과 결합하여 금속을 형성 할 때 -1 산화 상태로 존재할 수 있습니다. NaH 및 LiH와 같은 수 소화물이지만 탄소와 결합 할 때와 같은 대부분의 경우 항상 +1 산화 상태입니다. 상태.
메탄 분자에서 탄소의 산화 상태를 계산하려면 각 탄소-수소 결합을 이온처럼 취급합니다. 분자에는 순 전하가 없으므로 모든 탄소-수소 결합의 합은 0이어야합니다. 이것은 탄소 원자가 4 개의 전자를 제공하여 산화 상태를 -4로 만든다는 것을 의미합니다.
메탄 연소시 탄소의 산화 상태 변화
메탄과 산소를 결합하면 제품은 열과 빛의 형태로 이산화탄소, 물 및 에너지입니다. 이 반응에 대한 균형 방정식은 다음과 같습니다.
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2 시간2O + 에너지
탄소는이 반응에서 산화 상태에서 극적인 변화를 겪습니다. 메탄의 산화수는 -4이고 이산화탄소는 +4입니다. 산소는 항상 산화 상태가 -2 인 전자 수용체이고 CO의 모든 탄소 원자에 대해 두 개의 산소 원자가 있기 때문입니다.2. 반면에 수소의 산화 상태는 변하지 않습니다.