כיצד למצוא מספרי חמצון?

ב- Na2SO4 אנו יודעים, בהתבסס על מערך הכללים שלנו, כי ליון ה- Na יש מטען (ובכך מספר חמצון) של +1 וכי לאטומי החמצן יש מספר חמצון של -2.

בכימיה, המונחים "חמצון" ו"הפחתה "מתייחסים לתגובות בהן אטום (או קבוצת אטומים) מאבד או צובר אלקטרונים, בהתאמה. מספרי חמצון הם מספרים המוקצים לאטומים (או לקבוצות אטומים) המסייעים לכימאים לעקוב אחר מספר האלקטרונים הזמינים להעברה והאם מגיבים נתונים מחומצנים או מצטמצמים בתגובה. התהליך של הקצאת מספרים של חמצון לאטומים יכול לנוע בין פשוט להפליא למורכב מעט, בהתבסס על מטען האטומים וההרכב הכימי של המולקולות שהם חלק מהם. כדי לסבך את העניינים, בחלק מהאלמנטים יכולים להיות יותר ממספר חמצון אחד. למרבה המזל, הקצאת מספרי החמצון נשלטת על ידי כללים מוגדרים וקלים לעקוב, אם כי הידע בכימיה בסיסית ובאלגברה יקל על הניווט בכללים אלה.

חלק 1 מתוך 2: הקצאת מספרים של חמצון על בסיס כללים כימיים

1
קבע אם החומר המדובר הוא יסודי. לאטומי יסוד חופשיים ולא משולבים יש תמיד מספר חמצון 0. זה נכון גם לגבי אטומים שצורת היסוד שלהם מורכבת מאטום בודד, וגם אטומים שצורת היסוד שלהם היא דיאטומית או פולי-אטומית.
- לדוגמה, ל- Al _(s) ו- Cl ₂ מספרים של חמצון הם 0 מכיוון שהם נמצאים בצורות היסוד הבלתי משולבות שלהם.
- שים לב שלצורת היסוד של הגופרית, S ₈, או אוקטאספולרית, אם כי לא סדירה, יש גם מספר חמצון של 0.
2
קבע אם החומר המדובר הוא יון. ליונים יש מספר חמצון השווה למטען שלהם. זה נכון הן עבור יונים שאינם קשורים לאלמנטים אחרים והן עבור יונים המהווים חלק מתרכובת יונית.
- למשל, ליון Cl ^- יש מספר חמצון של -1.
- ליון Cl עדיין יש מספר חמצון של -1 כשהוא חלק מתרכובת NaCl. מכיוון ש- Na ⁺, בהגדרה, מטען של +1, אנו יודעים כי ל- Cl ^- ion יש מטען של -1, ולכן מספר החמצון שלו עדיין -1.
3
דעו כי מספרים של חמצון מרובים אפשריים ליונים מתכתיים. לאלמנטים מתכתיים רבים יכולים להיות יותר ממטען אחד. למשל, ברזל המתכת (Fe) יכול להיות יון עם מטען של +2 או +3. ניתן לקבוע מטענים של יונים מטאליים (וכך גם מספרי חמצון) ביחס למטענים של אטומים אחרים במתחם שהם חלק ממנו, או, כאשר הם נכתבים בטקסט, לפי סימן רומאי (כמו במשפט, " ליון ברזל (III) יש מטען של +3. ").
- לדוגמא, נבחן תרכובת המכילה את יון האלומיניום המתכתי. המתחם AlCl ₃ בעל מטען כולל של 0. מכיוון שאנו יודעים כי Cl ^- יש יוני מטען של -1 ויש 3 Cl ^- יונים במתחם, היון אלי חייב להיות אחראי על 3 כך תשלום הכולל מכל היונים מוסיף ל 0. לפיכך, מספר החמצון של אל הוא +3 במתחם זה.
בעזרת הכללים להקצאת מספר חמצון, הקצה מספרי חמצון לאטומים האחרים במתחם.
4
הקצה מספר חמצון של -2 לחמצן (למעט חריגים). בשנת כמעט בכל המקרים, אטומי חמצן יש מספרים חמצון של -2. לכלל זה ישנם כמה יוצאים מן הכלל:
- כאשר החמצן נמצא במצב היסוד שלו (O ₂), מספר החמצון שלו הוא 0, כפי שקורה לכל האטומים האלמנטריים.
- כאשר חמצן הוא חלק מחמצן, מספר החמצון שלו הוא -1. פרוקסידים הם סוג של תרכובות המכילות קשר יחיד של חמצן-חמצן (או את האניון הפרוקסיד O ₂^-2). למשל, במולקולה H ₂ O ₂ (מי חמצן), לחמצן יש מספר חמצון (ומטען) של -1.
- כאשר חמצן הוא חלק מסופר- חמצני, מספר החמצון שלו הוא -1⁄2. סופרוקסידים מכילים את האניון הסופר-חמצני O ₂^-.
- כאשר חמצן קשור לפלואור, מספר החמצון שלו הוא +2. ראה כלל פלואור להלן למידע נוסף. עם זאת, יש יוצא מן הכלל: ב- (O ₂ F ₂), מספר החמצון של חמצן הוא +1.
5
הקצה מספר חמצון של מימן למימן (למעט חריגים). כמו חמצן, מספר החמצון של מימן כפוף למקרים חריגים. בדרך כלל, למימן יש מספר חמצון של +1 (אלא אם כן, כאמור לעיל, הוא בצורתו האלמנטרית, H ₂). עם זאת, במקרה של תרכובות מיוחדות הנקראות הידרידים, למימן מספר חמצון -1.
- למשל, ב- H ₂ O, אנו יודעים שלמימן יש מספר חמצון של +1 מכיוון שלחמצן יש מטען של -2 ואנחנו זקוקים לשני מטענים +1 כדי לגרום למטענים של התרכובת להסתכם באפס. עם זאת, בנתרן הידריד, NaH, למימן יש מספר חמצון של -1 מכיוון ש- Na ⁺ יש מטען של +1, וכי המטען הכולל של המתחם שווה לאפס, מטען המימן (וכך מספר החמצון) חייב להיות שווה ל- -1.
6

לפלואור יש תמיד מספר חמצון של -1. כפי שצוין לעיל, מספר החמצון של יסודות מסוימים יכול להשתנות מכמה גורמים (יונים מתכתיים, אטומי חמצן בפרוקסידים וכו ') לפלואור, לעומת זאת, יש מספר חמצון של -1, שלעולם אינו משתנה. הסיבה לכך היא שפלואור הוא היסוד האלקטרוני-שלילי ביותר - במילים אחרות, זהו היסוד הפחות סביר לוותר על כל אחד מהאלקטרונים שלו, וסביר להניח שייקח אטום אחר. לכן החיוב שלה לא משתנה.
7
הגדר את מספרי החמצון בתרכובת השווה לחיוב התרכובת. מספר החמצון של כל האטומים בתרכובת חייב להסתכם במטען של תרכובת זו. לדוגמא, אם לתרכובת אין מטען, מספר החמצון של כל אחד מהאטומים שלה חייב להסתכם באפס; אם התרכובת היא יון פולי-אטומי עם מטען של -1, על מספר החמצון להסתכם ב -1 וכו '.
- זו דרך טובה לבדוק את עבודתך - אם החמצון בתרכובות שלך אינו מסתכם במטען המתחם שלך, אתה יודע שהקצית אחד או יותר באופן שגוי.

חלק 2 מתוך 2: הקצאת מספרים לאטומים ללא כללי מספר חמצון

1
מצא אטומים ללא כללי מספר חמצון. בחלק מהאטומים אין כללים ספציפיים לגבי מספרי החמצון שהם יכולים לקבל. אם האטום שלך לא מופיע בכללים שלמעלה ואתה לא בטוח מה המטען שלו (למשל, אם הוא חלק מתרכובת גדולה יותר ולכן המטען האישי שלו לא מוצג), אתה יכול למצוא את מספר החמצון של האטום בתהליך של חיסול. ראשית, תקבע את החמצון של כל אטום אחר בתרכובת, ואז פשוט תפתור את הלא נודע על סמך המטען הכללי של התרכובת.
- לדוגמא, במתחם Na ₂ SO ₄ המטען של הגופרית (S) אינו ידוע - הוא אינו בצורתו האלמנטרית, ולכן הוא אינו 0, אך זה כל מה שאנחנו יודעים. זהו מועמד טוב לשיטה זו של קביעת מספר חמצון אלגברי.
למידע נוסף על מציאת מספרי חמצון, כולל אטומים שאין להם כללי מספר חמצון, המשך לקרוא!
2
מצא את מספר החמצון הידוע עבור שאר היסודות בתרכובת. בעזרת הכללים להקצאת מספר חמצון, הקצה מספרי חמצון לאטומים האחרים במתחם. היזהר אחר מקרים חריגים עבור O, H וכו '.
- ב- Na ₂ SO ₄ אנו יודעים, בהתבסס על מערך הכללים שלנו, כי ליון ה- Na יש מטען (ובכך מספר חמצון) של +1 וכי לאטומי החמצן יש מספר חמצון של -2.
3
הכפל את מספר כל אטום במספר החמצון שלו. כעת, כשאנו יודעים את מספר החמצון של כל האטומים שלנו למעט זה הלא ידוע, עלינו להסביר את העובדה שחלק מהאטומים הללו עשויים להופיע יותר מפעם אחת. הכפל את המקדם המספרי של כל אטום (כתוב במכתב אחרי הסמל הכימי של האטום בתרכובת) במספר החמצון שלו.
- ב- Na ₂ SO ₄ אנו יודעים שיש 2 אטומי Na ו- 4 O אטומים. נכפיל 2 × +1, מספר החמצון של Na, כדי לקבל תשובה של 2, ונכפיל 4 × -2, מספר החמצון של O, כדי לקבל תשובה של -8.
4
הוסף את התוצאות יחד. הוספת תוצאות הכפל שלך יחד נותנת את מספר החמצון הנוכחי של המתחם מבלי לקחת בחשבון את מספר החמצון של האטום הלא ידוע שלך.
- בדוגמה שלנו Na ₂ SO ₄, היינו מוסיפים 2 ל -8 כדי לקבל -6.
5
חשב את מספר החמצון הלא ידוע בהתבסס על מטען התרכובת. כעת יש לך את כל מה שאתה צריך כדי למצוא את מספר החמצון הלא ידוע שלך באמצעות אלגברה פשוטה. קבע משוואה שתשובתך מהשלב הקודם בתוספת מספר החמצון הלא ידוע השווה למטען הכולל של המתחם. במילים אחרות: (סכום מספרי החמצון הידועים) + (מספר החמצון הלא ידוע שאתה פותר עבורו) = (מטען המתחם).
- בדוגמה שלנו Na ₂ SO ₄, נפתור כדלקמן:
  - (סכום מספרי החמצון הידועים) + (מספר חמצון לא ידוע שאתה פותר עבורו) = (מטען המתחם)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - יש S = 6. S מספר החמצון של 6 ב Na ₂ SO ₄.

טיפים

בתרכובת, סכום כל מספרי החמצון חייב להיות שווה 0. אם יש יון שיש בו 2 אטומים, למשל, סכום מספרי החמצון חייב להיות שווה למטען היוני.

במילים אחרות: (סכום מספרי החמצון הידועים) + (מספר החמצון הלא ידוע שאתה פותר עבורו) = (מטען התרכובת).
זה מאוד מועיל לדעת לקרוא טבלה מחזורית של יסודות והיכן נמצאים המתכות והלא מתכות.
אטומים בצורתם האלמנטרית תמיד הם בעלי מספר חמצון 0. ליון מונוטומי יש מספר חמצון השווה למטען שלו. מתכות קבוצה 1 בצורת היסוד, כגון מימן, ליתיום ונתרן, הן בעלות מספר חמצון של +1; קבוצה 2 מתכות בצורתם היסודות, כגון מגנזיום ו סידן, יש מספר חמצון של 2. גם למימן וגם לחמצן יש אפשרות ל -2 מספרים של חמצון שונים בהתאם למה שהם קשורים.
זכירה של אחד משני המינונים הבאים יכולה לסייע בקביעת ההבדל בין חמצון להפחתה:
- RIG OIL - חמצון הוא אובדן (של אלקטרונים), הפחתה היא רווח (של אלקטרונים) או
- LEO GER- אובדן אלקטרונים- חמצון, רווח אלקטרונים- הפחתה
- אטומי מתכות נוטים לאבד אלקטרונים ליצירת יונים חיוביים (חמצון)
- אטומים של שאינם מתכות נוטים לצבור אלקטרונים ליצירת יונים שליליים (הפחתה).
- יונים קיימים עשויים גם לצבור או לאבד אלקטרונים כדי להפוך ליון עם מטען שונה או אטום עם מטען ניטרלי.

דברים שתזדקק להם

טבלה מחזורית של אלמנטים
גישה לאינטרנט, ספרי לימוד בכימיה או שניהם
נייר, עט או עיפרון
מחשבון

קרא גם: כיצד למצוא מספר אטומי?

כיצד למצוא מספרי חמצון?

צעדים

חלק 1 מתוך 2: הקצאת מספרים של חמצון על בסיס כללים כימיים

חלק 2 מתוך 2: הקצאת מספרים לאטומים ללא כללי מספר חמצון

טיפים

דברים שתזדקק להם

שאלות ותשובות

תגובות (30)

קרא גם: