Oxidationstal
Niklas Dahrén
Innehåll
ü
ü
Förklaringövervadoxidationstalär.
Reglerförattbestämmaoxidationstal.
Vad innebär oxidation och reduktion?
ü
Oxidation:Ettämne(atomellerjon)fårettelektronunderskottgenomattelektroneravgesfullständigtellertill
vissdel(partiellt).Ämnetsoxidationstalkommerdåöka(blimerpositivt).
ü
Reduktion:Ettämne(atomellerjon)fårettelektronöverskottgenomattelektronerupptasfullständigtellertill
vissdel(partiellt).Ämnetsoxidationstalkommerdåminska(blimernegativt).
-
Ämne1
-
Ämne2
Vad innebär oxidationstal?
ü
Oxidationstal:
§ Oxidationstaletavslöjaromenatom(ellerjon)harettöverskottellerettunderskottpåelektroner.
§ Omenatom(ellerjon)hardragittillsigelektronerheltellerdelvisfrånenannanatom(ellerjon)såharden
fåttettelektronöverskott,medandenharfåttettelektronunderskottomdenharförloratelektronerhelt
ellerdelvistillenannanatom(ellerjon).
§ Oxidationstaletavspeglaralltsåhurpassoxiderat/reduceratenatom(ellerjon)är.
§ Oxidationstalförkortasofta”OT”.Oxidationstaletangesalltidförvarjeenskildatom(ellerjon).
§ Oxidationstaletkanvarapositivt,negativtellernoll.
ü
Oxidationstaletskrivsmed romerskasiffror:
I=1
II=2
III=3
IV=4
V=5
VI=6
VII=7
VIII=8
IX=9
X=10
Framfördenromerskasiffranskriverviminusellerplusberoendepåomtaletärnegativtellerpositivt.Omtaletär
positivt,t.ex.”+III”,kanviävenväljaattuteslutaplustecknet ochskrivaenbart”III”.
Ett par exempel
+I-I
H- Cl
ü Förklaring:Väteklorid,HCl,ärenkemiskföreningdärenväteatomochenkloratombindertillvarandragenomatt
delapåettelektronpar.Kloratomenhardockhögreelektronegativitet.Bindningselektronernakommerdärför
förskjutasmotkloratomensomdärmedblirlitenegativtladdad.Vikandärförsägaattkloratomenharfåttett
elektronöverskott(blivitreducerat)ochvivisardettagenomattsättautoxidationstalet-Iovanförkloratomen(-I
eftersomdentillvissdelhardragittillsig1elektronfrånväteatomen).Vikansamtidigtsägaattväteatomenharfått
ettelektronunderskott(blivitoxiderat)ochvivisardettagenomattsättautoxidationstalet+Iovanförväteatomen(+I
eftersomdenharförlorat1elektrondelvistillkloratomen).
ü Varföroxidationstalmedromerskasiffror?:HCl äringenjonföreningochbestårsåledesinteavjonermedspecifika
jonladdningar.Oxidationstalenskaskrivasmedromerskasiffrorsåattviinteblandarihopdessamedjonladdningar.
0
0
H- H
ü Förklaring:”H-H”eller”H2”äringenkemiskföreningutanettgrundämne(beståravenbartensortsatom).Debåda
väteatomernaharprecissammaelektronegativitetochdrarprecislikamycketidetgemensammaelektronparet.
Ingenavatomernakommerdärförfåettelektronöverskottellerelektronunderskott.Oxidationstaletblirdärför0för
bådaatomerna.
Vad används oxidationstal till?
1.
Vikananvändadetföratttaredapåomettämneharoxiderasellerreduceratsienredoxreaktion:Omvi
sätterutallaoxidationstalförallaatomer/jonersomingårireaktionen(föreochefterreaktionspilen)såkanvi
listautvilkaatomer/jonersomharoxideratsresp.reduceratsireaktionen.Omoxidationstaletharökat(blivit
merpositivt)förenatom/jonsåvetviattdenharoxideratsochomoxidationstaletharminskat(blivitmer
negativt)förenatom/jonsåvetviattdenharreducerats.Dettakanalltsåhjälpaossattlistautvadsomhar
häntienkemiskreaktion.
2.
Vikananvändadetnärviskabalanserareaktionsformler:Närviskaskrivabalanseradereaktionsformlerför
olikaredoxreaktionersåkanvianvändaossavdens.k.oxidationstalsmetodensombl.a.innebärattvibehöver
sättautallaoxidationstalförvarjeatom.
Regler för att bestämma oxidationstal
ü
Atomerigrundämnenharalltidoxidationstalet0:Grundämnenbeståravendastensortsatomerochdärförär
dragkampenomelektronernaheltjämn.Ingenatomkommerdärfördraåtsigelektronermerännågonannan
ochdärförärdetingenatomsomfårettöverskottellerunderskottpåelektroner.
Exempel:
0
Cl2
0
00
O2
Cl-Cl
0
H2
0
Na
ü Ikemiskaföreningarharsyreoxidationstalet-II(förutomiperoxiderelleriföreningarmedfluor):Syreärmycket
elektronegativtochdraråtsigvalenselektronerfråndeflestaandraatomer(ejfrånfluorsomärännumer
elektronegativt).Syredrartillsig2elektronerheltellerdelvisfrånandraatomerochfårdåettelektronöverskottpå2
elektronersombetecknasmedoxidationstalet-II.
Exempel:
+II-II
MgO
+I-II
H2O
Varför har syre oxidationstalet -II i kemiska
föreningar?
-II
00+II-II
2Mg+O2 à
Mg2+O2-
ü Syreijonföreningar:Närsyrgasreagerarmeden
metall(t.ex.magnesium)bildasenjonförening.
Varjesyreatomkommertaupp2elektronervar
frånmetalleneftersomvarjesyreatomharplats
förytterligare2valenselektronerochbehöver2
elektronertillförattfåädelgasstruktur(tillhör
grupp16ochhar6valenselektroner).Tackvare
denmyckethögreelektronegativitetenkan
syreatomernadratillsigelektronerfrån
metallatomerna.Varjesyreatomfåralltsåett
elektronöverskottpå2elektronerjämförtmed
grundtillståndetochfårdärföroxidationstalet-II.
00+I-II
2H2 +O2 à 2H2O
+I
+I
ü Syreimolekylföreningar:Imolekylerskapar
syreatomeniregel2bindningartillandraatomer
eftersomsyreatomenharplatsför2valenselektroner
tillochbehöver2elektronertillförattfå
ädelgasstruktur.Iregelvinnersyreatomenockså
dragkampenomelektronernaibådadessa
bindningarp.g.a.syretshögaelektronegativitet.
Syreatomendraralltsåtillsig2extraelektronerfrån
övrigaatomerochfårdärmedoxidationstalet-II.I
vattenmolekylendrarsyreatomentillsigdebåda
väteatomernaselektroner.
Varför har syre inte -II i peroxider?
ü Peroxiderochväteperoxid:Peroxiderärämnendärmolekylernabl.a.innehåller2syreatomersombindertill
varandra.Väteperoxidärkanskedenmestkändaperoxidenochdenharformeln”H2O2”.
ü Iväteperoxidkommervarjesyreatomenbartvinnadragkampenienbindning(denandrabindningenärmellande
bådasyreatomernaochdendragkampenslutardärföroavgjort)ochdärförbliroxidationstalet-I(iställetför-II).
+I
-I
+I-I
H2O2
-I
+I
Väteperoxid
Syreatomernaiväteperoxidhar2
bindningarvarderatillandraatomer.
Idenenabindningenvinnerresp.
syreatomdragkampenom
elektronernamenidenandra
bindningenblirdragkampen
oavgjordeftersomdenbindningen
ärmellandebådasyreatomerna.
Varjesyreatomdraralltsåtillsig
totalt1extraelektronochdärmed
bliroxidationstalet-I.
Regler för att bestämma oxidationstal
ü Fluorharalltidoxidationstalet-I:Fluorärdetmestelektronegativaämnetochkommerdärförikemiskaföreningar
alltidvarabästpåattattraheravalenselektroner.Fluordrartillsig1elektronheltellerdelvisfrånandraatomeroch
fårdåettelektronöverskottpå1elektronsombetecknasmedoxidationstalet-I.
Exempel:
+I-I
NaF
+II-I
OF2
ü Kolatomerkanhaoxidationstalfrån+IVtill-IV:Kolatomerhar4valenselektronerochkandärförskapamaximalt4
bindningartillandraatomer.Kolatomensoxidationstalärberoendeavhurelektronegativadeandraatomernaär.
Omkolatomenbindertill4atomersomärmerelektronegativaänkolatomenkommerkolatomen”förlora”sina4
valenselektronerheltellerdelvisochdärmedfåoxidationstalet+IV.Menomkolatomenbindert.ex.4atomersom
ärmindreelektronegativaänkolatomensåkommerkolatomenfåoxidationstalet-IV.
Exempel:
-IV+I
CH4
+IV-II
CO2
Varför har fluor oxidationstalet -I i kemiska
föreningar?
00+II-I
2Mg+F2 à
Mg2+F2-
ü Fluorijonföreningar:Närfluorgasreagerarmeden
metall(t.ex.magnesium)bildasenjonförening.Varje
fluoratomkommertaupp1elektronvarfrån
ü
metalleneftersomvarjefluoratomharplatsför
ytterligare1valenselektronochbehöver1elektron
tillförattfåädelgasstruktur(tillhörgrupp17ochhar
7valenselektroner).Tackvaredenmyckethögre
elektronegativitetenkanfluoratomernadratillsig
elektronerfrånmetallatomerna.Varjefluoratomfår
alltsåettelektronöverskottpå1elektronjämfört
medgrundtillståndetochfårdärföroxidationstalet-I.
00+II-I
O2 +2F2 à 2OF2
+II
-I
-I
Fluorimolekyler:Imolekylerskaparfluor1bindning
tillandraatomereftersomfluorharplatsför1
valenselektrontillochbehöver1 elektrontillförattfå
ädelgasstruktur.Fluorärdetmestelektronegativa
ämnetochvinnerdärförocksådragkampenom
elektronernaidenbindningen.Eftersomfluordrartill
sigdenandraatomenselektronsåsägerviattfluorfår
ettelektronöverskottpå1elektronochdärmed
oxidationstalet-I.
Varför har kol olika oxidationstal i olika
kemiska föreningar?
+I
+I
-IV
+I
-II
+IV
-II
+I
ü Kolimetan:Metaninnehåller1kolatomensombindermed4 ü Kolikoldioxid:Koldioxidbestårav1kolatom
bindningartill4olikaväteatomer.Imetanärdetkolatomen
sombindermedtotalt4bindningartill2olika
somharhögstelektronegativitet.Bindningselektronerna
syreatomer.Ikoldioxidharkolatomenlägst
mellankolatomenochde4väteatomernakommerdärförtill
elektronegativitetvilketinnebärattde
vissdelförskjutasmotkolatomen(dockintesärskiltmycket
gemensammabindningselektronernakommer
p.g.a.attväteochkolnästanharsammaelektronegativitet,
förskjutasmotdebådasyreatomerna.Kolet
dettarmandockintehänsyntillnärdetgälleroxidationstal).
kommeralltså”förlora”sina4
Totaltärdetalltså4extraelektroner(1frånvardera
valenselektronertillsyreatomerna.Kolfårett
väteatom)somkommerförskjutasmotkolatomen.Kolatomen
elektronunderskottpå4elektronerochdet
fårdärförettelektronöverskottpå4elektronerochdetvisar
visarvigenomattskrivautoxidationstalet+IV.
vigenomattskrivautoxidationstalet-IV.
Regler för att bestämma oxidationstal
ü
Ikemiskaföreningarmedickemetallerharväteoxidationstalet+I:Väteharlågelektronegativitetjämfört
medandraickemetalleroch”förlorar”därförsinendavalenselektroniföreningarmedickemetaller.Vätefår
därförettelektronunderskottsombetecknas+I.
Exempel:ICH4 harvarjeväteatomoxidationstalet+I(kolhar-IV).
ü
Ikemiskaföreningarmedmetallerfrångrupp1ochgrupp2harväteoxidationstalet-I:Väteharhögre
elektronegativitetjämförtmedmetallernaigrupp1ochgrupp2ochkommerdärföriföreningarmeddessa
metallerattdraåtsigenvalenselektronfrånmetallen.Vätefårdåettelektronöverskottsombetecknas-I.
Närväteatomendraråtsigenvalenselektronfrånenmetallatomsåbildasens.k.hydridjon,H-.
Exempel:Ijonföreningennatriumhydrid (NaH) harväteoxidationstalet-I(natriumhar+I).
Regler för att bestämma oxidationstal
ü
Föratomjoneräroxidationstaletlikamedladdningen:Laddningenavslöjaromämnetharavgiviteller
upptagitelektronerochdärmedomämnetharettelektronunderskottellerelektronöverskott.Därförär
laddningenlikamedoxidationstalet.
Exempel:ICa2+ harkalciumoxidationstalet+IIochiO2- äroxidationstalet-II.
ü
Ienjonföreningskasummanavjonernasoxidationstalvaralikamednoll:Omdetenaämnetavgertotalt2
elektronersåmåstedetandraämnettaemottotalt2elektroner.Nettoladdningenienjonföreningblirdärför
alltidnollochdärförskaävensummanavoxidationstalenvaralikamednoll.
Exempel:IjonföreningenCaO harkalciumoxidationstalet+IIochsyreoxidationstalet-II.
+II
-II
Ca2+O2+II-II
0
Regler för att bestämma oxidationstal
ü
Iensammansattjonskasummanavoxidationstalenblilikamedjonladdningen: Sammansattajonerbestårav
fleraatomersomsitterihopochbildarenkemiskförening.Menjämförtmedandrakemiskaföreningarhardenna
föreningsomhelhetettelektronöverskottellerunderskott(ärladdad).Närviangeroxidationstaletförde
ingåendeatomernasåskasummanvaradetsammasomdentotalaladdningenhosdensammansattajonen.
Exempel: INO3- harvarjesyreatomoxidationstalet-II.Totaltfinnsdet3syreatomervilketinnebärtotalt
-VIioxidationstalförallasyreatomer.Kväveatomenmåstedåhaoxidationstalet+Vomsummanav
oxidationstalenskablilikasomjonladdningen,alltså-I.
+V -II
NO3+V-VI
-I
Summanavoxidationstalen
ärlikamedjonladdningen
fördensammansattajonen.
Regler för att bestämma oxidationstal
ü
Ienoladdadkemiskföreningskasummanavoxidationstalenblinoll:Omenatomienkemiskföreningdraråtsig
2elektroner(ochdärmedfåroxidationstalet-II)såmåsteenellerfleraandraatomerisammakemiskaförening
”förlora”2elektroner.Detkanomöjligenvara1eller3elektronersomförloras!
Exempel:IH2Oharsyreatomenoxidationstalet-IIochvarjeväte+I.Summanavoxidationstalenblirdånoll.
+I
-II
H2O
+II-II
0
Flera av övergångsmetallerna (grupp 3-12) kan
ha olika oxidationstal
ü
Fleraavövergångsmetallerna(grupp3-12)kanha2ellerfleroxidationstal:Metallernaigrupp1avgeralltid1
valenselektronochmetallernaigrupp2avgeralltid2valenselektronermenfleraavmetallernaigrupp3-12kan
avgeolikaantalvalenselektronerberoendepåivilketsammanhangochundervilkaförutsättningardetsker.Det
ledertillattdessametallerocksåfårfleraolikaoxidationstal(beroendepåhurmångaelektronerdeharavgivit).
ü
Järnkanha2olikaoxidationstal:Järnkanavge2eller3valenselektronerochbildardåjonernaFe2+respektiveFe3+.
Oxidationstalenblirdå+IIresp.+III.
Fe2+=+II
Fe3+ =+III
ü
Förattkunnalistautoxidationstalethosdessametallermåstevitahjälpavdennegativajonensomingåriden
kemiskaföreningenochdenformelsomföreningenhar.Exempel:Ijonföreningen”FeF2”harjärnoxidationstalet+II
eftersomsummanavoxidationstalendåblirnoll(fluorharalltid-I).
ü
Närviskrivernamnetpåjonföreningarsominnefattardessametallersåkanviförtydlighetensskullväljaattta
medmetallensoxidationstal:Jonföreningen/saltet”järnklorid”skullekunnainnehållajärnjonermedantingen
oxidationstalet+IIeller+III.Omvivetoxidationstaletsåkanviväljaattskriva”järn(II)klorid”omjärnhar
oxidationstalet+IIeller”järn(III)klorid”omjärnharoxidationstalet+III.
Regler för att bestämma oxidationstal
Typ avämne:
Oxidationstal:
Exempel:
Grundämnen(atomer) somej
ingårienkemiskförening:
0
SyreatomernaiO2 haroxidationstalet0.
FluoratomernaiF2 haroxidationstalet0.
Fluor ikemiskaföreningar:
-I
FluoratomernaiOF2 haroxidationstalet-I(syreatomen+II).
Fluorjonerna(F-)iMgF2 har-I.
Syreikemiskaföreningar
(förutomiperoxiderelleri
föreningarmedfluor):
-II
(iH2O2 harsyre -IochiOF2 +II)
SyreatomernaiH2Oharoxidationstalet-II.
SyreatomernaiCO2 haroxidationstalet-II.
Vanliga joner(t.ex.Na+,Mg2+,Cl-):
Oxidationstalet ärsammasom
jonladdningen.
Metalljoneralltidpositivaoxidationstalmedan
ickemetalljonernaalltidharnegativaoxidationstal.
Magnesiumjonerna(Mg2+)isaltetMgCl2 har
oxidationstalet+IImedankloridjonernahar-I.
Jonföreningar:
Summanavde ingåendejonernas
oxidationstalskavaralikamednoll.
IsaltetMgCl2 harMg+IIochvarjeCl-Ivilket innebäratt
summanärlikamednoll.
Sammansatta joner(t.ex.NO3-):
Summan avoxidationstalenskavara
likamedjonladdningen.
INO3- harN+VochvarjeO-IIvilketinnebärattsummanär
likamed-I.
Regler för att bestämma oxidationstal
Typ avämne:
Oxidationstal:
Exempel:
Väteikemiskaföreningarmed
ickemetaller:
+I
VäteatomernaiH2Oharoxidationstalet+I.
VäteatomernaiCH4 haroxidationstalet+I.
Väte ikemiskaföreningarmed
metaller frångrupp1och2:
Väteatomernaförekommerdåsomhydridjoner
(H-) ochhardärföroxidationstalet -I.
VäteatomernaiNaHharoxidationstalet-I.
VäteatomernaiKHharoxidationstalet-I.
Alkalimetallerna(grupp1)i
kemiskaföreningar:
+I
Natriumjonen iNaClharoxidationstalet+I.
KaliumjoneniKF haroxidationstalet+I.
Dealkaliskajordartsmetallerna
(grupp2)ikemiskaföreningar:
+II
Magnesiumjonen iMgO haroxidationstalet+II.
KalciumjoneniCaCl2 haroxidationstalet+II.
Övergångsmetallerna (grupp312)i kemiskaföreningar:
Beror litepå.Vissaavdessametallerkanavge
olikaantalvalenselektroneriolikasituationer.
Järnavgert.ex.2eller3valenselektroner.
JärnjoneniFeCl2 haroxidationstalet+II.
JärnjoneniFeCl3 haroxidationstalet+III.
Oladdadekemiskaföreningar:
Summanavdeingående atomernasoxidationstal
skavara0.Iövrigtgällerdereglersomhar
beskrivitstidigareförresp.ämne.
VäteatomernaiCH4 haroxidationstalet+I.
Eftersom summanskavaralikamednollkanvi
listautattkolatomenhar-IV.
Kolatomer:
Från-IV till+IVberoendepåvilkaandraatomer
kolatomernabindertill.
KolatomeniCH4 har-IV.
Kolatomen iCO2 har+IV.
Oxidationstal kan användas för att lista ut
vilka ämnen som oxideras resp. reduceras
ü
Omoxidationstaletökarförettämne(blirmerpositivt)innebärdetattämnetharförloratelektronerhelt
ellerdelvis.Ämnetharalltsåoxiderats.
ü
Exempel:
ü
Omoxidationstaletminskarförettämne(blirmernegativt)innebärdetattämnethartagitemot
elektronerheltellerdelvis.Ämnetharalltsåreducerats.
ü
Exempel:
0
Cu
+II
Cu2+
+II
Cu2+ Ökatoxidationstal=Oxidation.
0
Cu
Minskatoxidationstal=Reduktion.
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:
http://www.youtube.com/Kemilektioner
http://www.youtube.com/Medicinlektioner
