Przeczytaj

Stopień utlenieniastopień utlenieniaStopień utlenienia to pojęcie umowne (zapisywane cyfrą rzymską). W przypadku pierwiastka danego związku chemicznego będzie to liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie przypisalibyśmy atomom tego pierwiastka, gdyby wszystkie wiązania utworzone przez atom były jonowewiązanie jonowejonowe.

bg‑azure

Reguły obliczania stopni utlenienia

  1. Atomy (cząsteczki) pierwiastków w stanie wolnym mają zawsze stopień utlenienia równy zero.

  2. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów, wchodzących w skład cząsteczki, równa jest zero.

  3. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów, wchodzących w skład jonu, równa jest ładunkowi jonu. 

Przykład 1

Suma stopni utlenienia w jonie SO42- wynosi‑II, ponieważ:

4·(-II)+VI=-II

Gdzie:

  • stopień utlenienia siarki wynosi VI;

  • stopień utlenienia tlenu wynosi -II.

  1. Fluor w związkach ma zawsze stopień utlenienia równy -I.

  2. Tlen w związkach ma na ogół stopień utlenienia równy -II, ale w nadtlenkach (np. H2O2) stopień ten wynosi -I, w ponadtlenkach (np. KO2) -½, a w cząsteczce fluorku tlenu (OF2) II.

  3. Wodór w związkach, w większości przypadków, ma stopień utlenienia równy I, ale w wodorkach litowców i berylowców stopień ten wynosi -I.

  4. Litowce w związkach chemicznych mają zawsze stopień utlenienia I, a berylowce II.

  5. Atomy metali w związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia.

  6. W cząsteczce związku chemicznego dodatni stopień utlenienia ma atom o niższej elektroujemnościelektroujemnośćelektroujemności, a ujemny – atom o wyższej elektroujemności (czyli bardziej elektroujemny).

Znając konfigurację elektronową atomu pierwiastka, można określić jego maksymalny i minimalny stopień utlenienia.

RpviIZ6ILynrn1
Ilustracja przedstawia schemat stopni utlenienia siarki i glinu. Utlenianie siarki: zapis 16 S ; 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 4 . 3 s 2 3 p 4 wzięto w klamrę i opisano: -6 elektronów, atom oddaje elektrony, maksymalny stopień utlenienia VI; +2 elektrony - atom przyjmuje elektrony, minimalny stopień utlenienia -II. Utlenianie glinu, zapis 13 A l ; 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1 . 3 s 2 3 p 1 wzięto w klamrę, pod nimi opis: -3 elektrony, atom oddaje elektrony. Stopień utlenienia III (jako metal przyjmuje w związkach chemicznych tylko dodatni stopień utlenienia).
Określenie maksymalnego i minimalnego stopnia utlenienia pierwiastka na podstawie konfiguracji elektronowej atomu tego pierwiastka
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Minerałem, występującym naturalnie w skorupie ziemskiej, jest magnetyt o wzorze sumarycznym Fe 3 O 4 . Jest to tlenek, w którym żelazo występuje na II i III stopniu utlenienia.

Skąd takie wartości?

Magnetyt to mieszanina dwóch tlenków: FeO · Fe 2 O 3 , gdzie jeden atom żelaza występuje na II stopniu, zaś dwa pozostałe na III stopniu utlenienia. Stąd też nazwa systematyczna dla magnetytu to tlenek żelaza(II) diżelaza(III).

R1AMonfP4hi6X
Na zdjęciu na szkiełku zegarkowym znajduje się pewna ilość czarnego tlenku żelaza(II) diżelaza(III) w postaci grudek.
Tlenek żelaza(II) diżelaza(III) umieszczony na szkiełku zegarkowym
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.

Wykorzystanie stopni utlenienia

Znajomość stopni utlenienia jest istotna z punktu widzenia reakcji chemicznych, zachodzących z wymianą elektronów, tzw. reakcji redoksreakcje redoksredoks. Zmiany stopnia utlenienia sygnalizują, że nastąpiła wymiana elektronów między atomami. Wśród reakcji redoks wymienić można reakcje spalania, wymiany pojedynczej oraz niektóre reakcje syntezy i analizy.

R10ScNaMUEbEG
Na zdjęciu jest kawałek płonącego nad palnikiem magnezu. Kawałek magnezu jest trzymany szczypcami.
Reakcja spalania magnezu jest przykładem reakcji zachodzącej ze zmianą stopnia utlenienia pierwiastków: 2 Mg + O2 → 2 MgO.
Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

Słownik

stopień utlenienia
stopień utlenienia

liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie można przypisać atomom pierwiastka danego związku chemicznego, gdyby wszystkie wiązania utworzone przez atom były jonowe

elektroujemność
elektroujemność

zwana niekiedy elektronegatywnością; miara zdolności atomów w cząsteczkach związków chemicznych do przyciągania elektronów

reakcje redoks
reakcje redoks

(ang. reduction „redukcja”; oxidation „utlenienie”) reakcje oksydacyjno‑redukcyjne, reakcje utleniania‑redukcji; reakcje, w których dochodzi do przeniesienia jednego lub więcej elektronów od atomu, jonu lub cząsteczki donora (czyli reduktora) do akceptora (czyli utleniacza), na skutek czego następuje zmiana stopni utlenienia atomów

wiązanie jonowe
wiązanie jonowe

(heteropolarne, elektrowalencyjne) tworzy się wskutek elektrostatycznego przyciągania się układów o różnoimiennych ładunkach elektrycznych; powstaje między dwoma atomami, z których jeden — atom A — łatwo oddaje, a drugi — atom B — łatwo przyłącza elektrony (odznacza się dużą elektroujemnością)

Bibliografia

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa - Bielsko‑Biała 2010.

Wprowadzenie
Grafika interaktywna