Reakcja utleniania i redukcji, w skrócie reakcja redoks, polega na wymianie elektronów między atomami. Aby określić, co dzieje się z jakimi pierwiastkami w reakcji redoks, musisz określić stopnie utlenienia dla każdego atomu przed i po reakcji. Liczby utlenienia reprezentują potencjalny ładunek atomu w jego stanie jonowym. Jeśli stopień utlenienia atomu spada w reakcji, zmniejsza się. Jeśli stopień utlenienia atomu wzrasta, jest on utleniany.
Ogólne zasady dotyczące liczby utleniania
Aby określić stopień utlenienia atomu, musisz wziąć pod uwagę kilka ogólnych zasad. Po pierwsze, stopień utlenienia substancji elementarnych wynosi zero. Po drugie, stopień utlenienia jonu zawierającego tylko jeden atom jest równy ładunkowi tego jonu. Po trzecie, suma stopni utlenienia pierwiastków w związku jest równa zeru. Po czwarte, stopnie utlenienia pierwiastków w jonie z wieloma atomami dodaje się do całkowitego ładunku.
Zasady dotyczące liczby utlenienia specyficznego dla danego pierwiastka
Szereg pierwiastków lub grup pierwiastków ma przewidywalne stopnie utlenienia. Rozważ również następujące zasady. Po pierwsze, utlenianie jonu grupy 1A wynosi +1. Po drugie, stopień utlenienia jonu grupy 2A wynosi +2. Po trzecie, stopień utlenienia wodoru wynosi zwykle +1, chyba że łączy się z metalem. W takim przypadku ma stopień utlenienia -1. Po czwarte, stopień utlenienia tlenu wynosi zwykle -2. Po piąte, stopień utlenienia jonu fluoru w związku wynosi zawsze -1.
Określanie liczb utleniania
Reguły stopnia utlenienia pomagają określić stopień utlenienia nieznanych pierwiastków w równaniu chemicznym. Rozważmy na przykład następujące równanie chemiczne:
Zn + 2HCl --> Zn2+ + H2 +2Cl-
Po lewej stronie cynk ma stopień utlenienia równy zero. Wodór jest związany z niemetalem i dlatego ma stopień utlenienia +1. Ładunek netto HCl wynosi zero, dlatego stopień utlenienia chloru wynosi -1. Po prawej stronie cynk ma stopień utlenienia +2, który jest identyczny z jego ładunkiem jonowym. Wodór występuje w postaci pierwiastkowej i dlatego ma stopień utlenienia równy zero. Chlor nadal ma stopień utlenienia -1.
Porównanie dwóch stron
Aby określić, co jest utleniane, a co redukowane w reakcji redoks, musisz śledzić zmiany liczby utlenienia po obu stronach równania. W powyższym równaniu cynk zaczynał się od zera i kończył na +2. Wodór zaczynał się na +1, a kończył na zero. Chlor pozostał na poziomie -1. Zwiększono stopień utlenienia cynku. Dlatego cynk został utleniony. Zmniejszył się stopień utlenienia wodoru. Dlatego wodór został zredukowany. Chlor nie wykazywał zmian w stopniu utlenienia i dlatego nie był ani redukowany, ani utleniany.