Co je to oxidační číslo v chemii?
Atomy se kombinují prostřednictvím dávání a přijímání negativně nabitých elektronů, vytvářením iontové vazby nebo sdílení elektronů, vytvářením kovalentní vazby. Typicky se iontové vazby tvoří mezi kovy a nekovy, zatímco kovalentní vazby se tvoří pouze mezi nekovy. Oxidační číslo atomu představuje počet elektronů, které dalo, přijalo nebo sdílelo s jinými atomy, a bude pozitivní, když ztratí nebo sdílí elektrony a negativní, když získá nebo sdílí elektrony jiného atomu.
Oxidace původně znamenala kombinaci s kyslíkem; opačný proces, odstranění kyslíku, byl známý jako redukce. Například, když se vápník kombinuje s kyslíkem, kyslík z vápníku odstraní dva elektrony, získá náboj -2, přičemž vápník ponechá s nábojem +2. Vytvořila se iontová vazba; vápník byl oxidován a kyslík snížen, což jim dává oxidační čísla +2, respektive -2. Kovalentní vazba také zahrnuje oxidaci a redukci: pro vytvoření vody se dva atomy vodíku kombinují s jedním atomem kyslíku, z nichž každý sdílí elektron s ním. Oxidační čísla těchto dvou atomů vodíku jsou +1 a atom kyslíku -2.
Oxidace nemusí zahrnovat kyslík; dnes oxidace jednoduše znamená ztrátu elektronů a redukci, zisk elektronů. Prvky směrem do levého dolního rohu periodické tabulky mají zpravidla největší tendenci ztratit elektrony, zatímco prvky směrem do pravého horního rohu mají největší tendenci získat elektrony. Kyslík má silnou tendenci odstraňovat elektrony z jiných prvků, a je proto oxidačním činidlem; oxidovat však mohou i jiné prvky. Například fluor je ještě silnějším oxidačním činidlem.
Oxidační číslo kyslíku je obvykle -2, ale mnoho prvků může mít více než jedno možné oxidační číslo. U železa to může být +2 nebo +3, zatímco pro vodík je to +1 v kombinaci s nekovy, jako ve vodě (H20), ale -1 v kombinaci s kovy, jako v hydridu sodném (Na + H - ), kde přijímá elektron. Číslo oxidace dusíku se může měnit od -3 do +5. Oxidační čísla iontů v iontové sloučenině jsou ekvivalentní nábojům na iontech, zatímco atomy ve sloučenině se vždy rovnají nule.
Prvky se mohou kombinovat za vzniku iontů, které mají celkové oxidační číslo. Například atom síry se může kombinovat se čtyřmi atomy kyslíku za vzniku sulfátové skupiny (S04-2) s oxidačním číslem -2. Amoniak, sloučenina dusíku a vodíku se vzorcem NH3, se může kombinovat s dalším atomem vodíku za vzniku amoniové skupiny NH4 + , s oxidačním číslem +1. Toto se chová jako kov a vytváří iontové sloučeniny, jako je síran amonný ((NH4 + ) 2SO4-2), kde se dvě amoniové skupiny kombinují s jednou sulfátovou skupinou.