عدد اکسایش

عدد اکسایش بار فرضی است که یک اتم در مولکول می گیرد با فرض اینکه تمام پیوندهای آن را به صورت یونی بشکنیم.

تعداد الکترون های اتم در مولکول با فرض شکستن یونی پیوندها – تعداد الکترون های والانس اتم در حالت آزاد = عدد اکسایش

شکستن یونی پیوندها یا هترولیز پیوندها به معنی دادن کلیه الکترون های پیوندی بین دو اتم به اتم با الکترونگاتیویته بیشتر است که در بخش بارقراردادی نیز بدان اشاره شده بود. در تعیین عدد اکسایش در صورت یکسان بودن دو اتم تشکیل دهنده پیوند الکترونهای پیوندی به صورت مساوی بین دو اتم تقسیم می شوند. اعداد اکسایش را با اعداد رومی به همراه علامتشان نمایش می دهیم به استثنای صفر که آن را به صورت عدد فارسی نمایش می دهیم. بعنوان مثال برای اعداد اکسایش اتمها در آمونیاک و هیدروکسیل آمین داریم:

دانستن مجموعه نکات زیر در تعیین اعداد اکسایش اتمها در ترکیبات مفید واقع می شود.

نکته 1: مجموع اعداد اکسایش همه اتمها در یک مولکول برابر بار مولکول است.

نکته 2: عدد اکسایش یون های تک اتمی برابر بار یون است. بعنوان مثال عدد اکسایش آهن در Fe²⁺ و Fe³⁺ به ترتیب برابر +II و +III است.

نکته 3: عدد اکسایش عناصر به حالت آزاد برابر صفر است. به عنوان مثال عدد اکسایش سدیم در سدیم فلزی یا فسفر در  صفر است.

نکته 4: عدد اکسایش نافلزات اصلی میتواند از شماره گروه منهای 8 تا شماره گروه تغییر کند. یعنی داریم:

شماره گروه  عدد اکسایش نافلزات  (8 - شماره گروه)

مثلا برای نیتروژن که جز گروه پنج اصلی است، داریم:

مثالهای زیر را برای اعداد اکسایش نیتروژن در این بازه می توان درنظر گرفت:

نکته 5: عدد اکسایش نافلزات نمی تواند خارج این بازه قرار داشته باشد. همچنین لزومی ندارد یک عنصر برای هر عدد اکسایش داخلی این بازه حتماً یک ترکیب تشکیل دهد.

نکته 6: با توجه به اینکه فلوئور الکترونگاتیوترین عنصر است، عدد اکسایش فلوئور در ترکیب با سایر عناصر همواره  است.

نکته 7: با توجه به اینکه الکترونگاتیویته هیدروژن بین نافلزات و فلزات است، هیدروژن در ترکیب با نافلزات عدد اکسایش  و در ترکیب با فلزات عدد اکسایش  دارد. بعنوان مثال داریم:

نکته 8: با توجه به اینکه بعد از فلوئور اکسیژن الکترونگاتیوترین عنصر است، عدد اکسایش اکسیژن در همه ترکیباتش با عناصر دیگر به استثنای فلوئور منفی است. اعداد اکسایش متداول اکسیژن  ( مثلا در اکسیدها و اکسی اسیدها) و به مقدار کمتر  ( مثلا در پراکسیدها یا ترکیباتی شامل پل اکسیژن-اکسیژن یا ) میباشد. اکسیژن ممکن است عدد اکسایشی به جز  و نیز داشته باشد. مثلا عدد اکسایش اکسیژن در  و  به ترتیب ،  و صفر است.

نکته 9: عدد اکسایش فلزات قلیایی در ترکیباتشان همواره  و عدد اکسایش فلزات قلیایی خاکی در ترکیباتشان همواره  می باشد. مثلا عدد اکسایش پتاسیم در اکسید پتاسیم (K₂O)،  پراکسید پتاسیم (K₂O₂)،سوپراکسید پتاسیم (KO₂) و اوزونید پتاسیم (KO₃) برابر +I است و عدد اکسایش اکسیژن است که در این ترکیبات در حال تغییر است.         

نکته 10: عدد اکسایش عناصر گروه  می تواند  و  باشد که اهمیت عدد اکسایش  از بالا به پایین در گروه افزایش می یابد. بور و آلومینیوم در ترکیب با نافلزات عدد اکسایش +III مثلا در ترکیبات BF₃,AlCl₃,AlN,… دارند، اما گالیم، ایندیم و تالیم در ترکیب با نافلزات هم عدد اکسایش +I مثلا در ترکیبات GaI,InBr,Tl₂SO₄,TlCl,.. و هم عدد اکسایش +III مثلا در ترکیبات GaF₃,InF₃,Tl₂O₃,TlI₄^-,… دارند.

نکته 11: عدد اکسایش فلزات گروه  یعنی قلع و سرب  در ترکیباتشان ( مثلا PbS, PbO, SnCl₂,… ) و (مثلا PbO₂, SnCl₄,SnO₂,… ) است که اهمیت عدد اکسایش پایینتر یعنی  در عنصر سرب مهمتر است.

نکته 12: از روی اعداد اکسایش متداول برخی عناصر مثل اکسیژن و هیدروژن می توان عدد اکسایش عناصر دیگر را با توجه به اینکه مجموع اعداد اکسایش بایستی برابر بار ترکیب باشد، به دست آورد. مثلا برای تعیین عدد اکسایش فسفر در اسید فسفریک (H₃PO₄) عدد اکسایش اتمهای هیدروژن را +I ( چون در ترکیب با نافلزات است) و عدد اکسایش اتمهای اکسیژن را -II ( چون عدد اکسایش متداول اکسیژن -II است) در نظر می گیریم و سپس به صورت زیر عدد اکسایش فسفر را بدست می آوریم:

بعنوان مثالی دیگر برای تعیین عدد اکسایش گوگرد در سدیم هیدروژن سولفات (NaHSO₄) عدد اکسایش اتمهای هیدروژن را +I، عدد اکسایش اتمهای اکسیژن را -II و عدد اکسایش اتم سدیم را +I در نظر می گیریم و سپس به صورت زیر عدد اکسایش گوگرد را بدست می آوریم:

تمرین: عدد اکسایش کلیه اتمها در ترکیبات زیر را تعیین کنید.

NaH₂PO₃, KClO₄, NaBrO₃, H₂SO₃, H₅IO₆

*****

نکته 13: بدست آورن عدد اکسایش بالاتر از عدد اکسایش مجاز برای یک عنصر با فرض عدد اکسایش  برای همه اکسیژن های یک ترکیب، نشان دهنده این است که تعدادی اکسیژن با عدد اکسایش  داریم. بعنوان مثال داریم:

 نکته 14: عدد اکسایش فلزات واسطه خارجی معمولا در بازه از صفر تا مجموع الکترونهای  و  تغییر می کند. یعنی داریم:

مجموعهای  و  عدد اکسایش صفر

فلزات واسطه اعداد اکسایش متنوعی دارند و تنوع اعداد اکسایش برای عناصر میانی سری عناصر واسطه بیشترین است. عناصر ابتدایی سری به علت کمی تعداد الکترونهای والانس تنوع اعداد اکسایش پایینی دارند در حالیکه عناصر انتهای سری به علت افزایش بار موثر هسته و کاهش تمایل برای از دست دادن الکترون تنوع عدد اکسایش کمی دارند.

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

**************************************************

سایت: www.youngchemist.com

مولف: محمد شاهی

نظرات، پیشنهادات و انتقادات: chemistry.shahi@gmail.com

**************************************************

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||