Oxidatiegetallen

Redoxreacties tussen metalen en niet-metalen omvatten doorgaans een volledige overdracht van elektronen om ionische verbindingen te vormen;daarom zijn ze gemakkelijk te identificeren. Redoxreacties waarbij alleen niet-metalen betrokken zijn met een gedeeltelijke overdracht van elektronen, zijn echter niet zo gemakkelijk te identificeren. Redoxreacties worden gekenmerkt door veranderingen in de oxidatietoestanden van de atomen, wat duidt op elektronenbeweging tussen de atomen.

De oxidatietoestand, of het oxidatiegetal, van een atoom in een verbinding is de lading die het zou hebben als de gedeelde elektronen in elke heteronucleaire binding volledig waren overgebracht naar het meer elektronegatieve atoom. Homonucleaire bindingen zijn gelijk verdeeld. In gasvormig waterstofchloride is chloor bijvoorbeeld elektronegatiever.

Als het elektron van waterstof volledig wordt overgedragen naar chloor, krijgt chloor een lading van één minus, wat overeenkomt met de oxidatietoestand min één, en krijgt waterstof een lading van één plus, die overeenkomt met de oxidatietoestand plus één. Oxidatietoestanden kunnen worden toegewezen aan atomen in elementaire vorm en in de meeste ionen en verbindingen met behulp van specifieke regels. De eerste drie regels worden altijd gevolgd.

De overige regels worden één voor één toegepast totdat aan de eerste drie regels is voldaan. Deze regels zullen nu worden toegepast om te bepalen of de vormingsreacties van zwaveldioxide en calciumcarbonaat redoxreacties zijn. Volgens regel nummer 1 hebben elementen in de vrije toestand een oxidatiegetal van nul, dus elementaire zwavel en zuurstof krijgen beide het oxidatiegetal nul.

Volgens regel nummer 3 is de som van de oxidatiegetallen in een neutrale verbinding nul, dus de oxidatiegetallen van zwavel en zuurstof in SO_2 moeten opgeteld nul zijn. In overeenstemming met regel nummer 6 is het oxidatiegetal van elke zuurstof min twee in SO_2. Twee zuurstofatomen tellen op tot min vier.

Het oxidatiegetal van zwavel is daarom plus vier. Het oxidatiegetal van zwavel neemt toe van nul tot plus-vier, dus het wordt geoxideerd, terwijl het oxidatiegetal van zuurstof afneemt van nul tot min-twee, dus het wordt verminderd. Dit is dus een redoxreactie.

In het geval van calciumcarbonaat is het oxidatiegetal van zuurstof min twee in alle drie de verbindingen, en calcium plus twee in calciumoxide en calciumcarbonaat. Volgens regel 3 moet koolstof plus vier zijn in kooldioxide en calciumcarbonaat. Aangezien de oxidatiegetallen van de atomen tijdens de reactie niet veranderen, is dit geen redoxreactie.