Wolna encyklopedia
Stopień utlenienia - w chemii jest definiowany jako liczba elektronów, które dany atom przekazał lub przyjął od innego atomu w ramach tworzenia z nim wiązania chemicznego. Termin przekazanie lub przyjęcie może tu oznaczać zarówno pełne przekazanie elektronu innemu atomowi (lub ich grupie), co prowadzi do powstawania wiązania jonowego lub tylko częściowe przekazanie elektronów w formie wiązania kowalencyjnego.
Spis treści |
Sposób ustalania
Stopień utlenienia oblicza się jako bilans wszystkich elektronów przekazanych i przyjętych przez wybrany atom w ramach danej cząsteczki. W praktyce oblicza się formalny ładunek na atomie przy założeniu, że każde wiązanie jest jonowe - czyli, że dla każdej pary związanych atomów, elektrony tworzące wiązanie należą w całości do atomu bardziej elektroujemnego.
Stopień utlenienia nie jest jednoznaczny z wartościowością. Np. w H2PtCl6 wartościowość atomu platyny wynosi 6 (bo łączy się z sześcioma atomami chloru poprzez wiązania pojedyncze), zaś jego stopień utlenienia wynosi tylko +4, gdyż wymieniony związek ma budowę jonową - w anionie PtCl62- platyna oddaje sześć elektronów atomom chloru, więc uwzględniając sumaryczny ładunek -2 otrzymuje się stopień utlenienia +4.
Stopień utlenienia można także wyznaczać dla grup atomów, przy czym reguły postępowania są takie same, ale nie rozpatruje się wiązań występujących wewnątrz danego ugrupowania, lecz tylko między nim a resztą cząsteczki.
Ustalenie rzeczywistego stopnia utlenienia atomu lub ich grupy nie zawsze jest sprawą prostą. Istnieje wiele "szkolnych" reguł ustalania tego stopnia, jednak sprawdzają się one głównie w szkolnych zadaniach. W praktyce, aby być pewnym stopnia utlenienia określonego atomu w konkretnym związku chemicznym trzeba dokładnie poznać jego strukturę elektronową, np. za pomocą rentgenografii strukturalnej.
Podstawowe reguły do obliczania stopnia utlenienia
- stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zero, niezależnie od tego, czy substancja występuje w postaci pojedynczych atomów, czy w postaci cząsteczek, np. Fe0, N20, O0, O20, O30;
- suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej równa jest zero, a w jonie równa jest jego ładunkowi;
- stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy ładunkowi jonu, np. Pb2+ - (+2), Ag+ - (+1), Pb4+ - (+4), Cl– - (–1),
- stopień utlenienia fluoru we wszystkich związkach wynosi –1;
- stopień utlenienia wodoru w związkach jest równy +1, z wyjątkiem wodorków metali, w których wynosi on –1, np. NaH;
- stopień utlenienia tlenu w związkach wynosi –2, z wyjątkiem nadtlenków, w których równy jest –1 (np. H2O2), i fluorków tlenu, w których wynosi +2 (OF2) lub +1 (O2F2);
- metale zazwyczaj przyjmują dodatnie stopnie utlenienia;
- pierwiastki pierwszych dwóch grup głównych występują wyłącznie na jednym stopniu utlenienia, i tak dla grupy 1 (litowce) na +1, grupy 2 (berylowce) na +2.
Terminologia
W nazwach związków chemicznych (np. tlenków) stopień utlenienia podaje się cyframi rzymskimi w nawiasie, przy czym zwykle podaje się go tylko przy nazwie atomu, który osiąga maksymalny w danej cząsteczce dodatni stopień utlenienia, np. tlenek siarki(IV). Można też używać cyfr arabskich połączonych ze znakiem, np. tlenek siarki(+4). Najpierw znak, potem wartość, ponieważ zapis (4+) oznaczałby czterododatni jon. W równaniach reakcji chemicznych (zwłaszcza redoks) stopień utlenienia pisze się centralnie nad symbolem atomu mianowaną liczbą arabską o rozmiarze takim jak w indeksie górnym.