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:
Stopień utlenienia pierwiastka w stanie wolnym przyjęto za równy zeru.
Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce związku jest równa zeru.
Suma stopni utleniania atomów wchodzących w skład jonu złożonego jest równa ładunkowi tego jonu.
Stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy jego ładunkowi.
Fluor we wszystkich związkach występuje na stopniu utlenienia -I.
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).
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