W chemii jaka jest liczba oksydacyjna?
Atomy łączą się poprzez dawanie i przyjmowanie ujemnie naładowanych elektronów, tworząc wiązanie jonowe lub dzieląc elektrony, tworząc wiązanie kowalencyjne. Zazwyczaj wiązania jonowe tworzą się między metalami i niemetalami, podczas gdy wiązania kowalencyjne tworzą się tylko między niemetalami. Liczba utlenienia atomu reprezentuje liczbę elektronów, którą podarował, zaakceptował lub podzielił z innymi atomami, i będzie dodatnia, gdy straci elektrony lub podzieli je, oraz ujemna, gdy zdobędzie lub podzieli elektrony innego atomu.
Pierwotnie utlenianie oznaczało łączenie z tlenem; przeciwny proces, usuwanie tlenu, był znany jako redukcja. Na przykład, gdy wapń łączy się z tlenem, tlen usuwa z niego dwa elektrony, uzyskując ładunek -2, pozostawiając wapń z ładunkiem +2. Powstało wiązanie jonowe; wapń został utleniony, a tlen zredukowany, co dało im liczbę utlenienia odpowiednio +2 i -2. Wiązanie kowalencyjne obejmuje również utlenianie i redukcję: w celu utworzenia wody dwa atomy wodoru łączą się z jednym atomem tlenu, z których każdy dzieli z nim elektron. Liczby utlenienia dwóch atomów wodoru wynoszą +1, a atom tlenu -2.
Utlenianie nie musi obejmować tlenu; dzisiaj utlenianie oznacza po prostu utratę elektronów i redukcję, wzrost elektronów. Z reguły pierwiastki w lewym dolnym rogu układu okresowego mają największą tendencję do utraty elektronów, podczas gdy te w prawym górnym rogu mają największą tendencję do pozyskiwania elektronów. Tlen ma silną tendencję do usuwania elektronów z innych pierwiastków i dlatego jest środkiem utleniającym; jednak inne pierwiastki mogą również utleniać się. Na przykład fluor jest jeszcze silniejszym utleniaczem.
Liczba utlenienia tlenu wynosi zwykle -2, ale wiele pierwiastków może mieć więcej niż jedną możliwą liczbę utlenienia. W przypadku żelaza może wynosić +2 lub +3, podczas gdy w przypadku wodoru jest +1 w połączeniu z niemetalami, jak w wodzie (H 2 O), ale -1 w połączeniu z metalami, jak w wodorku sodu (Na + H - ), gdzie akceptuje elektron. Liczba utlenienia azotu może wynosić od -3 do +5. Liczby utlenienia jonów w związku jonowym są równoważne ładunkom na jonach, podczas gdy liczby atomów w związku zawsze sumują się do zera.
Pierwiastki mogą łączyć się, tworząc jony o ogólnej liczbie utlenienia. Na przykład atom siarki może łączyć się z czterema atomami tlenu, tworząc grupę siarczanową (SO 4 2- ) o liczbie utlenienia -2. Amoniak, związek azotu i wodoru o wzorze NH3, może łączyć się z dodatkowym atomem wodoru, tworząc grupę amonową NH4 + , o liczbie utlenienia +1. Zachowuje się jak metal i tworzy związki jonowe, takie jak siarczan amonu ((NH4 + ) 2SO 4 2- ), w którym dwie grupy amonowe łączą się z jedną grupą siarczanową.