I kjemi, hva er oksidasjonsnummeret?

Atomer kombineres gjennom å gi og akseptere negativt ladede elektroner, danne en ionebinding eller dele elektroner og danne en kovalent binding. Typisk dannes ioniske bindinger mellom metaller og ikke-metaller, mens kovalente bindinger bare dannes mellom ikke-metaller. Et atoms oksidasjonsnummer representerer antall elektroner det har gitt til, akseptert fra eller delt med andre atomer, og vil være positivt når det har mistet eller delt elektroner og negativt når det har fått eller delt et annet atoms elektroner.

Opprinnelig betydde oksidasjon kombinasjon med oksygen; den motsatte prosessen, fjerning av oksygen, ble kjent som reduksjon. For eksempel, når kalsium kombineres med oksygen, fjerner oksygenet to elektroner fra kalsiumet, og får en ladning på -2, og etterlater kalsiumet med en ladning på +2. Det har dannet seg en ionebinding; kalsium er blitt oksidert og oksygenredusert, noe som gir dem oksidasjonstall på henholdsvis +2 og -2. Kovalent binding involverer også oksidasjon og reduksjon: for å danne vann, kombineres to hydrogenatomer med ett oksygenatom, som hver deler et elektron med det. Oksidasjonstallene til de to hydrogenatomene er hver +1 og oksygenatom -2.

Oksidasjon trenger ikke involvere oksygen; i dag betyr oksidasjon ganske enkelt tap av elektroner og reduksjon, gevinst av elektroner. Som regel har elementene mot nedre venstre hjørne av det periodiske systemet den største tendensen til å miste elektroner, mens de mot øverste høyre hjørne har størst tendens til å få elektroner. Oksygen har en sterk tendens til å fjerne elektroner fra andre elementer og er derfor et oksidasjonsmiddel; andre elementer kan imidlertid også oksidere. Fluor er for eksempel et enda sterkere oksidasjonsmiddel.

Oksygenoksidasjonsnummeret er vanligvis -2, men mange elementer kan ha mer enn ett mulig oksidasjonsnummer. For jern kan det være +2 eller +3, mens det for hydrogen er +1 når det kombineres med ikke-metaller, som i vann (H20), men -1 når det kombineres med metaller, som i natriumhydrid (Na ⁺ H ^- ), der den godtar et elektron. Nitrogenoksidasjonsnummeret kan variere fra -3 til +5. Oksidasjonstallene til ionene i en ionisk forbindelse tilsvarer ladningene på ionene, mens atomenene i en forbindelse alltid legger opp til null.

Elementer kan kombineres for å danne ioner som har et samlet oksidasjonsnummer. For eksempel kan et svovelatom kombinere med fire oksygenatomer for å danne en sulfatgruppe (SO4 ^2- ) med et oksidasjonsnummer på -2. Ammoniakk, en forbindelse av nitrogen og hydrogen med formelen NH3, kan kombineres med et ekstra hydrogenatom for å danne ammoniumgruppen NH4 ⁺ , med et oksidasjonsnummer på +1. Dette oppfører seg som et metall og danner ioniske forbindelser som ammoniumsulfat ((NH4 ⁺ ) ₂ SO ₄ ^2- ), der to ammoniumgrupper kombineres med en sulfatgruppe.