Hipotetyczny ładunek jaki posiadałby atom wchodzący w skład cząsteczki przy założeniu, że wszystkie wiązania pomiędzy atomami tworzącymi tę cząsteczkę są jonowe.

Stopień utlenienia atomu dowolnego pierwiastka w jego stanie podstawowym jest równy zero (np. \( \text{K} \), \( \text{Mg} \), \( \text{Zn} \), \( \text{Fe} \), \( \text{Cu} \), \( \text{Ne} \)).
Stopnie utlenienia atomów w cząsteczkach zbudowanych wyłącznie z atomów tego samego pierwiastka są równe zero (np. \( \text{O}_2 \), \( \text{Cl}_2 \), \( \text{O}_3 \), \( \text{H}_2 \), \( \text{S}_2 \)).
Suma stopni utlenienia atomów w obojętnej elektrycznie cząsteczce jest zawsze równa zero (np. dla \( \text{H}_2 \text{O} \) stopnie utlenienia dla poszczególnych atomów można rozpisać: \( 2\cdot(+1)+1\cdot(-1)=0 \), gdzie pierwszy człon odpowiada stopniowi utlenienia atomu wodoru pomnożonemu przez ilość atomów \( \text{H} \) w cząsteczce wody, drugi natomiast, to stopień utlenienia atomu tlenu).
Dla jonów monoatomowych, stopień utlenienia jest równy liczbie ładunkowej (np. dla \( \text{Ca}^{2+} \) stopień utlenienia to +2, dla \( \text{Fe}^{3+} \) to +3, dla \( \text{H}^{+} \) to +1, dla \( \text{Cl}^{-} \) to -1, \( \text{O}^{2-} \) to -2).
Stopień utlenienia jonu wieloatomowego jest równy jego liczbie ładunkowej (np. dla \( {\text{SO}_4}^{2-} \) stopień utlenienia to -2: \( 1\cdot(+6)+4\cdot(-2)=-2 \), gdzie pierwszy człon to stopień utlenienia atomu siarki).
Pewne pierwiastki posiadają stałe stopnie utlenienia niezależnie od związku, który tworzą:
1. Stopnie utlenienia metali z I Grupy układu okresowego to zawsze +1.
2. Stopnie utlenienia metali z II Grupy układu okresowego to zawsze +2.
3. Stopnie utlenienia fluorowców (grupa 17 układu okresowego) to zawsze -1 (za wyjątkiem związków tworzonych z innym fluorowcem).
4. Stopień utlenienia wodoru to +1. Wyjątkiem są wodorki metali (np. \( \text{NaH} \)), w których wodór występuje na -1 stopniu utlenienia.
5. Tlen występuje na -2 stopniu utlenienia. W związkach, w których występuje mostek tlenowy —O—O— (tzw. nadtlenki, np. nadtlenek wodoru \( \text{H}_2 \text{O}_2 \), nadtlenek sodu \( \text{Na}_2 \text{O}_2 \)) stopień to -1. Stopień utlenienia tlenu w dwufluorku tlenu \( \text{OF}_2 \) to +2.
6. Stopień utlenienia fluoru \( \text{F} \) to -1.
7. Stopień utlenienia chloru \( \text{Cl} \) to -1. Wyjątkami są związki tworzone z tlenem ( \( \text{OCl}_2 \), gdzie chlor występuje na +1 stopniu utlenienia) oraz z fluorem.

Przykład 1: Stopnie utlenienia

Stosując zasady ustalania stopni utlenienia pierwiastków przypiszmy stopnie utlenienia do atomów wchodzących w skład azotanu(V) amonu.

Wzór sumaryczny azotanu(V) amonu ma postać:

(1)

\( \text{NH}_{4}\text{NO}_{3} \)

Suma iloczynu stopni utlenienia oraz współczynników stechionetrycznych atomów tworzacych cząsteczkę musi być równa zero (reguła 3.):

(2)

\( \text{N}^{a}{\text{H}^{b}}_{4}\text{N}^{c}{\text{O}^{d}}_{3}\\a+4b+c+3d=0 \)

Zgodnie z regułami 6.4. oraz 6.5. stopnie utlenienia wodoru i tlenu to odpowiednio +1 oraz -2.

(3)

\( \text{N}^{a}{\text{H}^{+1}}_{4}\text{N}^{c}{\text{O}^{-2}}_{3}\\a+4(+1)+c+3(-2)\ne0 \)

W związku tym występuje reszta kwasowa kwasu azotowego(V), której anion ma ładunek 1- \( {\text{NO}_{3}}^{-} \). Dzięki regule 5. można określić stopień utlenienia azotu występującego w reszcie kwasowej:

(4)

\( \Big{[}\text{N}^{+5}{\text{O}^{-2}}_{3}\Big{]}^{-}\\(+5)+3(-2)=-1 \)

Cząsteczka azotanu(V) amonu musi być obojętna elektrycznie, dlatego ładunek jonu amonowego \( {\text{NH}_{4}}^{+} \) to 1+. Stopień utlenienia atomu azotu w tym jonie to -3:

(5)

\( \Big{[}\text{N}^{-3}{\text{H}^{+1}}_{4}\Big{]}^{-}\\(-3)+4(+1)=+1 \)

Ostatecznie, stopnie utlenienia atomów w cząsteczce azotanu(V) amonu przyjmują wartości:

(6)

\( \text{N}^{-3}{\text{H}^{+1}}_{4}\text{N}^{+5}{\text{O}^{-2}}_{3}\\(-3)+4(+1)+(+5)+3(-2)=0 \)

Moduł opracowano na podstawie [1], [2], [3].

Bibliografia

1. Z. Kalicka, E. Kawecka-Cebula, M. Szałkowicz: Zbiór zadań z chemii ogólnej dla studentów metalurgii, Wydawnictwo AGH, Kraków 1991
2. K. M. Pazdro: Zbiór zadań z chemii dla szkół średnich, Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, Warszawa 1994
3. J. Banaś i W. Solarski (Red.): Chemia dla inżynierów. Materiały do kształcenia w systemie otwartym, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2008

Link

Temat:
Opis:
Typ:

Email: