4.11: Stopnie utlenienia

W reakcjach redoks transfer elektronów zachodzi między reagującymi gatunkami. Przenoszenie elektronów jest opisane przez hipotetyczną liczbę zwaną stopniem utlenienia (lub stopniem utlenienia). Reprezentuje efektywny ładunek atomu lub pierwiastka, który jest przypisywany za pomocą zestawu reguł.

Stopień utlenienia (stopień utlenienia)

W przypadku związku jonowego stopnie utlenienia są przypisywane na podstawie liczby elektronów przenoszonych między reagującymi gatunkami. Na przykład podczas tworzenia chlorku wapnia (CaCl₂) wapń traci dwa elektrony walencyjne, a dwa atomy chloru zyskują po jednym elektronie. W CaCl₂ stopień utlenienia wapnia wynosi +2, a stopień utlenienia każdego chloru wynosi -1. 

W przypadku związków kowalencyjnych elektrony nie są zyskiwane ani tracone, ale zamiast tego są dzielone między atomy. Atom o większym przyciąganiu do elektronów silniej przyciąga wspólną parę. Reakcje z udziałem związków kowalencyjnych są identyfikowane jako redoks poprzez zastosowanie koncepcji stopnia utlenienia do śledzenia ruchów elektronów. Stany utlenienia pomagają nam łatwo zidentyfikować gatunki ulegające utlenieniu i redukcji w reakcjach redoks.  

Zasady przypisywania stopnia utlenienia

Liczby utlenienia mogą być dodatnie, ujemne lub zerowe. Są one przypisywane na podstawie następujących reguł:

1. Wszystkie wolne pierwiastki mają numer utlenienia zero. Pierwiastki mogą być monoatomowe, dwuatomowe lub poliatomowe. 
2. W związku pierwiastki z grupy 1A (wszystkie metale alkaliczne) mają stopień utlenienia +1, podczas gdy pierwiastki z grupy 2A (wszystkie metale ziem alkalicznych) mają stopień utlenienia +2. 
3. Halogeny mają zwykle stopień utlenienia -1, z wyjątkiem ich związków z tlenem, gdzie mają dodatni stopień utlenienia. 
   Fluor jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym. Ma stopień utlenienia -1 we wszystkich swoich związkach.
4. W przypadku jonów jednoatomowych stopień utlenienia jest taki sam jak ładunek jonu. 
5. Tlen zawsze ma stopień utlenienia -2, z wyjątkiem nadtlenków, gdzie jego stopień utlenienia wynosi -1.
6. Wodór ma stopień utlenienia +1 dla niemetali i -1 dla metali.
7. Suma stopnia utlenienia dla związku obojętnego wynosi zero, podczas gdy dla jonu wieloatomowego jest równa ładunkowi jonu.

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 4.2: Klasyfikacja reakcji chemicznych.