Wat is het oxidatienummer in de chemie?
Atomen combineren door het geven en accepteren van negatief geladen elektronen, vormen een ionische binding of delen elektronen, vormen een covalente binding. Typisch vormen ionische bindingen tussen metalen en niet-metalen, terwijl covalente bindingen zich alleen tussen niet-metalen vormen. Het oxidatiegetal van een atoom vertegenwoordigt het aantal elektronen dat het heeft gegeven aan, geaccepteerd van of gedeeld met andere atomen, en zal positief zijn wanneer het elektronen heeft verloren of gedeeld en negatief wanneer het de elektronen van een ander atoom heeft gewonnen of gedeeld.
Oorspronkelijk betekende oxidatie het combineren met zuurstof; het tegenovergestelde proces, het verwijderen van zuurstof, stond bekend als reductie. Wanneer calcium bijvoorbeeld combineert met zuurstof, verwijdert de zuurstof twee elektronen uit het calcium, waarbij het een lading van -2 verkrijgt, waardoor het calcium met een lading van +2 achterblijft. Er heeft zich een ionbinding gevormd; calcium is geoxideerd en zuurstof gereduceerd, waardoor ze oxidatienummers van respectievelijk +2 en -2 hebben. Covalente binding houdt ook oxidatie en reductie in: om water te vormen, combineren twee waterstofatomen met één zuurstofatoom, die elk een elektron daarmee delen. De oxidatiegetallen van de twee waterstofatomen zijn elk +1 en het zuurstofatoom -2.
Oxidatie hoeft geen zuurstof te bevatten; tegenwoordig betekent oxidatie eenvoudigweg verlies van elektronen en reductie, winst van elektronen. In de regel hebben de elementen in de linkeronderhoek van het periodiek systeem de grootste neiging om elektronen te verliezen, terwijl die in de rechterbovenhoek de grootste neiging hebben om elektronen te winnen. Zuurstof heeft een sterke neiging om elektronen uit andere elementen te verwijderen en is daarom een oxidatiemiddel; andere elementen kunnen echter ook oxideren. Fluor is bijvoorbeeld een nog sterker oxidatiemiddel.
Het zuurstofoxidatiegetal is meestal -2, maar veel elementen kunnen meer dan één mogelijk oxidatiegetal hebben. Voor ijzer kan het +2 of +3 zijn, terwijl voor waterstof het +1 is in combinatie met niet-metalen, zoals in water (H 2 O), maar -1 in combinatie met metalen, zoals in natriumhydride (Na + H - ), waar het een elektron accepteert. Het stikstofoxidatienummer kan variëren van -3 tot +5. De oxidatiegetallen van de ionen in een ionische verbinding zijn gelijk aan de ladingen op de ionen, terwijl die van de atomen in een verbinding altijd optellen tot nul.
Elementen kunnen worden gecombineerd om ionen te vormen die een algemeen oxidatiegetal hebben. Een zwavelatoom kan bijvoorbeeld combineren met vier zuurstofatomen om een sulfaatgroep (SO4 2- ) te vormen met een oxidatiegetal van -2. Ammoniak, een verbinding van stikstof en waterstof met de formule NH3, kan combineren met een extra waterstofatoom om de ammoniumgroep NH4 + te vormen , met een oxidatiegetal van +1. Dit gedraagt zich als een metaal en vormt ionische verbindingen zoals ammoniumsulfaat ((NH 4 + ) 2 SO 4 2- ), waarbij twee ammoniumgroepen combineren met één sulfaatgroep.