Ustalanie stopni utlenienia

Stopień utlenienia pierwiastka jest pojęciem umownym, które można zdefiniować następująco:

Stopień utlenienia wskazuje, ile ładunków dodatnich lub ujemnych można przypisać atomowi danego pierwiastka przy założeniu, że tworzy on z atomami drugiego pierwiastka tylko wiązania jonowe.

Stopień utlenienia pierwiastka w związku chemicznym podaje się w postaci rzymskiej cyfry nad symbolem pierwiastka. Ujemny stopień utlenienia poprzedza znak minus.

Przy określaniu stopnia utlenienia pierwiastka korzystamy z następujących reguł:

1. Stopień utlenienia pierwiastka w stanie wolnym przyjęto za równy zeru.

2. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce związku jest równa zeru.

3. Suma stopni utleniania atomów wchodzących w skład jonu złożonego jest równa ładunkowi tego jonu.

4. Stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy jego ładunkowi.

5. Fluor we wszystkich związkach występuje na stopniu utlenienia -I.

6. W związkach chemicznych tlen występuje w zasadzie na stopniu utlenienia -II, wyjątek stanowią nadtlenki (stopień utlenienia tlenu -I) i fluorek tlenu (stopień utlenienia tlenu II).

7. Wodór w zasadzie występuje na stopniu utlenienia I, wyjątki stanowią wodorki wszystkich metali oraz niektórych niemetali, na przykład krzemu, arsenu, boru, w których przyjmuje on stopień utlenienia -I.

Ustalanie stopnia utlenienia pierwiastka w jego związkach wyjaśnię na przykładzie wybranych związków siarki.

IV -II

SO₂

Tlen w tym związku występuje na stopniu utlenienia -II (reguła 6.). Łączna liczba ładunków ujemnych w dwóch atomach tlenu wynosi zatem cztery. Zgodnie z regułą 2. liczba ładunków dodatnich siarki musi wynosić także cztery. Stopień utlenienia siarki w tym związku wynosi plus cztery.

I -II

H₂S

W sulfanie wodór występuje na stopniu utlenienia I (wg reguły 7.). Dwa atomy wodoru w cząsteczce wodorku siarki mają łącznie dwa ładunki dodatnie. Na podstawie reguły 2. ustalamy, iż atom siarki musi mieć 2 ładunki ujemny. Stopień utlenienia siarki w tym związku wynosi zatem -II.

I VI -II

H₂SO₄

Stopień utlenienia tlenu w tym związku wynosi -II (reguła 6.). Łączny ładunek atomów czterech atomów tlenu wynosi minus osiem. Wodór (reguła 7.) występuje na stopniu utlenienia I. Dwa atomy wodoru mają zatem 2 ładunki dodatnie. Wzorując się więc na regule 2. ustalamy, że stopień utlenienia siarki w kwasie siarkowym jest równy VI.

IV -II

[SO₃]^2-

Korzystając z reguły 6. ustalamy, iż łączna liczba ładunków ujemnych tlenu wynosi sześć. Na podstawie reguły 3., określamy stopień utlenienia siarki x przez rozwiązanie prostego równania:

x + 3 • (-II) = -2

x = 4

Wiązanie C - C jest wiązaniem kowalencyjnym, utworzonym przed dwa atomy tego samego pierwiastka. Każdy z nich związany jest z atomami innych pierwiastków, ich stopnie utlenienia są zatem różne.

Pierwszy atom C Drugi atom C

x + I - II = 0 y + 3 • I = 0

x = I y= -III

Stopnie utlenienia atomów węgla w etanalu wynoszą: C₁= I, zaś C₂ = -III

---