วิธีหาเลขออกซิเดชัน: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: Jason Gerald | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-15 08:25

ในทางเคมี คำว่า ออกซิเดชัน และ รีดักชัน หมายถึงปฏิกิริยาที่อะตอม (หรือกลุ่มของอะตอม) สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนตามลำดับ หมายเลขออกซิเดชันคือตัวเลขที่กำหนดให้กับอะตอม (หรือกลุ่มของอะตอม) ที่ช่วยให้นักเคมีติดตามว่ามีอิเล็กตรอนจำนวนเท่าใดที่สามารถถ่ายโอนได้ และสารตั้งต้นที่ให้มาถูกออกซิไดซ์หรือลดลงในปฏิกิริยาหรือไม่ กระบวนการกำหนดเลขออกซิเดชันให้กับอะตอมมีตั้งแต่ง่ายมากไปจนถึงค่อนข้างซับซ้อน โดยพิจารณาจากประจุในอะตอมและองค์ประกอบทางเคมีของโมเลกุลที่ประกอบเป็นอะตอม เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนขึ้น อะตอมบางตัวมีเลขออกซิเดชันมากกว่าหนึ่งเลข โชคดีที่การกำหนดจำนวนออกซิเดชันทำได้โดยใช้กฎที่ชัดเจนและง่ายต่อการปฏิบัติตาม แม้ว่าความรู้เกี่ยวกับเคมีพื้นฐานและพีชคณิตจะทำให้การอธิบายกฎเหล่านี้ง่ายขึ้นมาก

ขั้นตอน

วิธีที่ 1 จาก 2: การกำหนดหมายเลขออกซิเดชันตามข้อบังคับทางเคมี

ขั้นตอนที่ 1 พิจารณาว่าสารที่เป็นปัญหานั้นเป็นองค์ประกอบหรือไม่

อะตอมของธาตุอิสระจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เสมอ ซึ่งใช้กับอะตอมที่มีรูปแบบธาตุประกอบด้วยอะตอมเดี่ยว เช่นเดียวกับอะตอมที่มีรูปแบบธาตุเป็นไดอะตอมมิกหรือพหุอะตอม

• ตัวอย่างเช่น ทั้ง Al_(NS) เช่นเดียวกับCl₂ มีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เพราะเป็นธาตุที่ไม่จับกับธาตุอื่น
• โปรดทราบว่ารูปแบบธาตุกำมะถัน S₈หรือออกตาซัลเฟอร์ถึงแม้จะผิดปกติ แต่ก็มีเลขออกซิเดชันเป็น 0

ขั้นตอนที่ 2 ตรวจสอบว่าสารที่เป็นปัญหานั้นเป็นไอออนหรือไม่

ไอออนมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุ สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับไอออนที่ไม่ผูกมัดกับองค์ประกอบอื่นๆ เช่นเดียวกับไอออนที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบไอออนิก

• ตัวอย่างเช่น Cl. ion^- มีเลขออกซิเดชัน -1
• ไอออน Cl ยังคงมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 เมื่อ Cl เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ NaCl เนื่องจาก Na ion ตามคำจำกัดความมีประจุ +1 เรารู้ว่าไอออน Cl มีประจุ -1 ดังนั้นเลขออกซิเดชันจึงยังคงเป็น -1

ขั้นตอนที่ 3 รับรู้ว่าไอออนของโลหะอาจมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ

องค์ประกอบที่เป็นโลหะจำนวนมากมีประจุมากกว่าหนึ่งครั้ง ตัวอย่างเช่น เหล็กโลหะ (Fe) สามารถเป็นไอออนที่มีประจุ +2 หรือ +3 สามารถกำหนดประจุของโลหะไอออน (และด้วยเหตุนี้เลขออกซิเดชัน) ได้ทั้งในแง่ของประจุของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบอื่นๆ ในสารประกอบ หรือเมื่อเขียนในรูปแบบข้อความในรูปแบบตัวเลขโรมัน (ดังในประโยค The ไอออนเหล็ก(III) มีประจุ + 3.)

ตัวอย่างเช่น ลองตรวจสอบสารประกอบที่มีโลหะไอออนอะลูมิเนียม AlCl. สารประกอบ₃ มีประจุรวมเป็น 0 เนื่องจากเรารู้ว่า Cl. ion^- มีประจุ -1 และมี 3 Cl. ไอออน^- ในสารประกอบ Al ion จะต้องมีประจุเป็น +3 เพื่อให้ประจุรวมของไอออนทั้งหมดเป็น 0 ดังนั้นเลขออกซิเดชันของ Al คือ +3

ขั้นตอนที่ 4 กำหนดหมายเลขออกซิเดชัน -2 ให้กับออกซิเจน (โดยไม่มีข้อยกเว้น)

ในเกือบทุกกรณี อะตอมของออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -2 มีข้อยกเว้นบางประการสำหรับกฎนี้:

• เมื่อออกซิเจนอยู่ในรูปของธาตุ (O₂) เลขออกซิเดชันคือ 0 เพราะนี่คือกฎสำหรับอะตอมทั้งหมดของธาตุ
• เมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของเปอร์ออกไซด์ เลขออกซิเดชันของมันคือ -1 เปอร์ออกไซด์เป็นกลุ่มของสารประกอบที่มีพันธะเดี่ยวของออกซิเจนและออกซิเจน (หรือประจุลบเปอร์ออกไซด์O₂^-2). ตัวอย่างเช่นใน H. โมเลกุล₂โอ₂ (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน (และประจุ) เป็น -1 นอกจากนี้ เมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของซูเปอร์ออกไซด์ เลขออกซิเดชันของมันคือ -0.5
• เมื่อออกซิเจนจับกับฟลูออรีน เลขออกซิเดชันของมันคือ +2 ดูข้อกำหนดของฟลูออรีนด้านล่างสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม ฉันไม่₂NS₂) เลขออกซิเดชันของมันคือ +1

ขั้นตอนที่ 5. กำหนดเลขออกซิเดชัน +1 ให้กับไฮโดรเจน (โดยไม่มีข้อยกเว้น)

เช่นเดียวกับออกซิเจน เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนเป็นกรณีพิเศษ โดยทั่วไป ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น +1 (ยกเว้นดังที่กล่าวข้างต้น ในรูปธาตุ H₂). อย่างไรก็ตาม ในกรณีของสารประกอบพิเศษที่เรียกว่าไฮไดรด์ ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1

ตัวอย่างเช่น ใน H₂O เรารู้ว่าไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชัน +1 เพราะออกซิเจนมีประจุ -2 และเราจำเป็นต้องมีประจุ 2+1 เพื่อให้ประจุของสารประกอบเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม ในโซเดียมไฮไดรด์ NaH ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 เนื่องจากประจุบนไอออนมีประจุเป็น +1 และสำหรับผลรวมของประจุบนสารประกอบเป็นศูนย์ จะมีประจุไฮโดรเจน (และด้วยเหตุนี้ เลขออกซิเดชัน) ต้องเป็น -1

ขั้นตอนที่ 6 ฟลูออรีนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 เสมอ

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น หมายเลขออกซิเดชันขององค์ประกอบบางอย่างอาจแตกต่างกันเนื่องจากปัจจัยหลายประการ (ไอออนของโลหะ อะตอมของออกซิเจนในเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ) อย่างไรก็ตาม ฟลูออรีนมีเลขออกซิเดชัน -1 ซึ่งไม่เคยเปลี่ยนแปลง ทั้งนี้เนื่องจากฟลูออรีนเป็นธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติเอทีฟมากที่สุด กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ เป็นธาตุที่มีแนวโน้มจะปล่อยอิเลคตรอนน้อยที่สุดและมีแนวโน้มจะกินอะตอมของธาตุอื่นๆ มากที่สุด ดังนั้นค่าใช้จ่ายจะไม่เปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนที่ 7 ทำให้เลขออกซิเดชันในสารประกอบเท่ากับประจุบนสารประกอบ

เลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบต้องเท่ากับประจุบนสารประกอบ ตัวอย่างเช่น ถ้าสารประกอบไม่มีประจุ หมายเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมจะต้องรวมกันเป็นศูนย์ ถ้าสารประกอบเป็นโพลีอะตอมมิกไอออนที่มีประจุ -1 เลขออกซิเดชันจะต้องรวมกันเป็น -1 เป็นต้น

นี่เป็นวิธีที่ดีในการตรวจสอบงานของคุณ หากเลขออกซิเดชันในสารประกอบของคุณไม่รวมกับประจุในสารประกอบของคุณ คุณรู้ว่าคุณได้ตั้งค่าเลขออกซิเดชันผิดอย่างน้อยหนึ่งค่า

วิธีที่ 2 จาก 2: การกำหนดตัวเลขให้กับอะตอมโดยไม่มีกฎเลขออกซิเดชัน

ขั้นตอนที่ 1 ค้นหาอะตอมโดยไม่มีกฎของเลขออกซิเดชัน

อะตอมบางตัวไม่มีกฎเกณฑ์เฉพาะเกี่ยวกับเลขออกซิเดชัน หากอะตอมของคุณไม่ปรากฏในกฎข้างต้น และคุณไม่แน่ใจว่ามีประจุเท่าใด (เช่น หากอะตอมเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบที่ใหญ่กว่าและไม่แสดงประจุตามลำดับ) คุณสามารถค้นหาอะตอมได้ เลขออกซิเดชันโดยกระบวนการกำจัด ก่อนอื่น คุณจะต้องกำหนดสถานะออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบ จากนั้นคุณจะแก้เฉพาะอะตอมที่ไม่รู้จักตามประจุทั้งหมดของสารประกอบ

ตัวอย่างเช่น ในสารประกอบ Na₂ดังนั้น₄ไม่ทราบประจุของกำมะถัน (S) – อะตอมไม่ได้อยู่ในรูปแบบธาตุ ดังนั้นเลขออกซิเดชันของมันไม่ใช่ 0 แต่นั่นคือทั้งหมดที่เรารู้ นี่เป็นตัวอย่างที่ดีของวิธีพีชคณิตในการกำหนดหมายเลขออกซิเดชัน

ขั้นตอนที่ 2 ค้นหาเลขออกซิเดชันที่ทราบขององค์ประกอบอื่นๆ ในสารประกอบ

ใช้กฎในการกำหนดหมายเลขออกซิเดชัน กำหนดหมายเลขออกซิเดชันของอะตอมอื่นๆ ในสารประกอบ ระวังกรณีพิเศษเช่น O, H เป็นต้น

ในนา₂ดังนั้น₄เรารู้ว่าตามกฎของเรา Na ion มีประจุ (และด้วยเหตุนี้จึงมีเลขออกซิเดชัน) +1 และอะตอมออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -2

ขั้นตอนที่ 3 คูณจำนวนอะตอมด้วยเลขออกซิเดชัน

ตอนนี้เรารู้เลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดของเราแล้ว ยกเว้นค่าที่ไม่ทราบ เราต้องพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมเหล่านี้บางตัวอาจปรากฏขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้ง คูณค่าสัมประสิทธิ์แต่ละหมายเลขของแต่ละอะตอม (เขียนด้วยอักษรย่อด้านล่างหลังสัญลักษณ์ทางเคมีของอะตอมในสารประกอบ) ด้วยเลขออกซิเดชัน

ในนา₂ดังนั้น₄เรารู้ว่ามีอะตอม Na 2 อะตอมและอะตอม O 4 ตัว เราจะคูณ 2 × +1 ซึ่งเป็นเลขออกซิเดชันของ Na เพื่อให้ได้คำตอบ 2 และเราจะคูณ 4 × -2 ซึ่งเป็นเลขออกซิเดชัน O เพื่อให้ได้ คำตอบ -8

ขั้นตอนที่ 4 เพิ่มผลลัพธ์

การเพิ่มผลคูณของการคูณของคุณจะทำให้คุณได้เลขออกซิเดชันของสารประกอบโดยไม่ต้องคำนวณเลขออกซิเดชันของอะตอมที่ไม่รู้จัก

ในนา. ตัวอย่าง₂ดังนั้น₄ เรา เราจะบวก 2 คูณ -8 เพื่อให้ได้ -6

ขั้นตอนที่ 5. คำนวณเลขออกซิเดชันที่ไม่รู้จักตามประจุของสารประกอบ

ตอนนี้ คุณมีทุกสิ่งที่จำเป็นในการหาเลขออกซิเดชันที่ไม่รู้จักโดยใช้พีชคณิตง่ายๆ สร้างสมการ: คำตอบของคุณในขั้นตอนก่อนหน้า บวกกับเลขออกซิเดชันที่ไม่รู้จักเท่ากับประจุโดยรวมของสารประกอบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง: (จำนวนออกซิเดชันที่ทราบ) + (หมายเลขออกซิเดชันที่ไม่รู้จักซึ่งต้องการ) = (ประจุของสารประกอบ)

• ในนา. ตัวอย่าง₂ดังนั้น₄ ทางเราจะแก้ดังนี้

  • (ผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบ) + (หมายเลขออกซิเดชันที่ไม่ทราบซึ่งต้องการ) = (ประจุของสารประกอบ)
  • -6 + S = 0
  • S = 0 + 6

  • S = 6. S มีเลขออกซิเดชัน

    ขั้นตอนที่ 6 ในน่าน₂ดังนั้น₄.

เคล็ดลับ

• อะตอมในรูปแบบธาตุจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เสมอ โมโนอะตอมมิกไอออนมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุ โลหะ 1A ในรูปของธาตุ เช่น ไฮโดรเจน ลิเธียม และโซเดียม มีเลขออกซิเดชัน +1; 2โลหะที่เป็นธาตุ เช่น แมกนีเซียมและแคลเซียม มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +2 ทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกันสองสถานะ ซึ่งอาจขึ้นอยู่กับพันธะ
• ในสารประกอบ ผลรวมของเลขออกซิเดชันทั้งหมดจะต้องเท่ากับ 0 ตัวอย่างเช่น หากไอออนมี 2 อะตอม ผลรวมของเลขออกซิเดชันจะต้องเท่ากับประจุของไอออน
• การรู้วิธีอ่านตารางธาตุและตำแหน่งของโลหะและอโลหะจะช่วยได้มาก