Oxidationstal - Kemilektioner

Oxidationstal
Niklas Dahrén
Oxidationstalet avslöjar underskott eller
överskott på elektroner
ü 
Oxida'onstalet:Oxida'onstaletavslöjaromenatomhare4översko4ellere4undersko4påelektronerjämfört
medsi4oladdadegrund'llstånd.Oxida'onstaletavspeglaralltsåhurpassoxiderat/reducerate4ämneär.
Oxida'onstalförkortaso?asomOT.
ü 
Oxida'onstaletkanvaraposi'vt,nega'vtellernoll:E4posi'vttalvisara4atomenheltellerdelvis(par'ellt)har
förloratelektroner(=oxiderats)medane4nega'vttalvisara4atomenheltellerdelvisharfå4elektroner(=
reducerats).
ü 
Oxida'onstaletskrivsmedromerskasiffror:
I=1
II=2 III=3 IV=4 V=5 VI=6 VII=7
VIII=8
IX=9 X=10
Framfördenromerskasiffranskriverviminusellerplusberoendepåomtaletärnega'vtellerposi'vt.Omtaletär
posi'vtkanviävenväljaa4uteslutaplustecknet;+IIIellerenbartIII.
ü 
ü 
Oxida'onstaletangesall'dförvarjeenskildatom.
Oxida'onstaletanvändsföra::
o  Balanserareak'onsformler.
o  Taredapåome4ämneoxiderasellerreducerasienredoxreak'on.
Regler för att bestämma oxidationstalet
ü  Grundämnensomejingårikemiskaföreningarharoxida'onstalet0:Grundämnensomejingåri
kemiskaföreningarharejtagitemotelleravgivitelektronerochhardärföroxida'onstalet0.
Exempel:IN2harvarjekväveatomoxida'onstalet0.Imetallennatriumharallanatriumatomer
oxida'onstalet0.
ü 
Fluorharall'doxida'onstalet-I:Fluorärdetmestelektronega'vaämnetoch
kommerdärförikemiskaföreningarall'dvarabästpåa4a4raheravalenselektroner.Fluorhar7egna
valenselektronerochkandärföra4raheray4erligare1valenselektron.
Exempel:FluoratomeniNaFhar-IochdebådafluoratomernaiOF2haroxida'onstalet-I(syreatomen
har+II).
ü  Iallakemiskaföreningarharsyreoxida'onstalet-II(förutomiperoxiderelleriföreningarmed
fluor):Syreärmycketelektronega'vtochdraråtsigvalenselektronerfråndeflestaandraämnen(ej
frånfluorsomärännumerelektronega'vt).Syredraråtsig2elektronerföra4fåädelgasstrukturoch
fårdåe4elektronöversko4sombetecknas-II.
Exempel:ICO2harvarjesyreatomoxida'onstalet-II(kolatomenhar+IV).
Regler för att bestämma oxidationstalet
ü  Ikemiskaföreningarmedickemetallerharväteoxida'onstalet+I:Väteharlågelektronega'vitet
jämförtmedandraickemetalleroch”förlorar”därförsinendavalenselektroniföreningarmed
ickemetaller.Vätefårdärföre4elektronundersko4sombetecknas+I.
Exempel:ICH4harvarjeväteatomoxida'onstalet+I(kolhar-IV).
ü  Ikemiskaföreningarmedmetallerharväteoxida'onstalet-I:Väteharhögreelektronega'vitet
jämförtmedmetallernaochkommerdärföriföreningarmedmetallera4draåtsigenvalenselektron
frånmetallen.Vätefårdåe4elektronöversko4sombetecknas-I.Närväteatomendraråtsigen
valenselektronsåbildasens.k.hydridjon,H-.
Exempel:Ijonföreningennatriumhydrid(NaH)harväteoxida'onstalet-I(natriumhar+I).
Regler för att bestämma oxidationstalet
ü  Föratomjoneräroxida'onstaletlikamedladdningen:Laddningenavslöjaromämnetharavgiviteller
upptagitelektronerochdärmedomämnethare4elektronundersko4ellerelektronöversko4.Därförär
laddningenlikamedoxida'onstalet.
Exempel:ICa2+harkalciumoxida'onstalet+IIochiO2-äroxida'onstalet-II.
ü  Ienjonföreningskasummanavjonernasoxida'onstalvaralikamednoll:Omenjonavger2
elektronersåmåstedenandrataemot2elektroner.Ne4oladdningenienjonföreningblirdärförall'd
nollochdärförskaävensummanavoxida'onstalenvaralikamednoll.
Exempel:ICa2+harkalciumoxida'onstalet+IIochiO2-äroxida'onstalet-II.
Regler för att bestämma oxidationstalet
ü  Iensammansa:jonskasummanavoxida'onstalenblilikamedjonladdningen:Sammansa4ajoner
beståravfleraatomersomsi4erihopochbildarenkemiskförening.Menjämförtmedandrakemiska
föreningarhardennaföreningsomhelhete4elektronöversko4ellerundersko4(ärladdad).Närvianger
oxida'onstaletfördeingåendeatomernasåskasummanvaradetsammasomdentotalaladdningenhos
densammansa4ajonen.
Exempel:INO3-harvarjesyreatomoxida'onstalet-II.Totaltfinnsdet3syreatomervilketinnebärtotalt
-VIioxida'onstalförallasyreatomer.Kväveatomenmåstedåhaoxida'onstalet+Vomdentotala
jonladdningenskabli-I.
ü  Ienoladdadkemiskföreningskasummanavoxida'onstalenblinoll:Omenatomienkemiskförening
draråtsig2elektroner(ochdärmedfåroxida'onstalet-II)såmåsteenellerfleraandraatomerisamma
kemiskaförening”förlora”2elektroner.Detkanomöjligenvara1eller3elektronersomförloras!
Exempel:IH2Oharsyreatomenoxida'onstalet-IIochvarjeväte+I.Summanavoxida'onstalenblirdå
noll.
Regler för att bestämma oxidationstalet
ü  Kolatomerkanhaoxida'onstalfrån+IV'll-IV:Kolatomerhar4valenselektronerochkandärför
skapamaximalt4bindningar'llandraatomer.Kolatomensoxida'onstalärberoendeavhur
elektronega'vadeandraatomernaär.Omkolatomenbinder'll4atomersomärmer
elektronega'vaänkolatomenkommerkolatomen”förlora”sina4valenselektronerochdärmedfå
oxida'onstalet+IV.Menomkolatomenbindert.ex.4atomersomärmindreelektronega'vaän
kolatomensåkommerkolatomenfåoxida'onstalet-IV.
Exempel:ICH4harkolatomen-IVioxida'onstale?ersomkolatomenharhögreelektronega'vitet
jämförtmedväteatomerna.ICO2hardäremotkolatomen+IVe?ersomsyreatomernaharhögre
elektronega'vitet(vik'gta4förståa4summanavoxida'onstalenskavaranoll).
Regler för att bestämma oxidationstalet
Typavämne:
Oxida'onstal:
Exempel:
Grundämnen(atomer)somejingåri
enkemiskförening:
0
SyreatomernaiO2haroxida'onstalet0.
FluoratomernaiF2haroxida'onstalet0.
Fluoratomerikemiskaföreningar:
-I
FluoratomernaiOF2haroxida'onstalet-I
(syreatomen+II).
Syreatomerikemiskaföreningar
(förutomiperoxiderelleri
föreningarmedfluor):
-II
(iH2O2harsyre-IochiOF2+II)
Vanligajoner(t.ex.Na+,Mg2+,Cl-):
Sammasomjonladdningen.
SyreatomernaiH2Oharoxida'onstalet-II.
SyreatomernaiCO2haroxida'onstalet-II.
Na+isaltetNaClharoxida'onstalet+I.
Mg2+isaltetMgCl2haroxida'onstalet+II.
Jonföreningar:
Summanavdeingåendejonernas
oxida'onstalskavaralikamednoll.
IsaltetMgCl2harMg+IIochvarjeCl-Ivilket
innebära4summanärlikamednoll.
Sammansa:ajoner(t.ex.NO3-):
Summanavoxida'onstalenskavaralika
medjonladdningen.
INO3-harN+VochvarjeO-IIvilketinnebära4
summanärlikamed-I.
Väteatomerikemiskaföreningar
medickemetaller:
+I
VäteatomernaiH2Oharoxida'onstalet+I.
VäteatomernaiCH4haroxida'onstalet+I.
Väteatomerikemiskaföreningar
medmetaller:
Väteatomernaförekommerdåsom
hydridjoner(H-)ochhardärför
oxida'onstalet-I.
VäteatomernaiNaHharoxida'onstalet-I.
VäteatomernaiKHharoxida'onstalet-I.
Regler för att bestämma oxidationstalet
Typavämne:
Oxida'onstal:
Metallerikemiskaföreningar:
All'dposi'vaoxida'onstal.
Alkalimetallerna(grupp1)i
kemiskaföreningar:
+I
Dealkaliskajordartsmetallerna
(grupp2)ikemiskaföreningar:
+II
Metallernaigrupp3-12i
kemiskaföreningar:
Berorlitepå.Vissaavdessametallerkanavge
olikaantalvalenselektroneriolikasitua'oner.
Järnavgert.ex.2eller3valenselektroner.
JärnjoneniFeCl2haroxida'onstalet+II.
JärnjoneniFeCl3haroxida'onstalet+III.
Oladdadekemiskaföreningar:
Summanavdeingåendeatomernasoxida'onstal
skavara0.Iövrigtgällerdereglersomhar
beskrivits'digareförresp.ämne.
VäteatomernaiCH4haroxida'onstalet+I.
E?ersomsummanskavaralikamednollkanvi
listauta4kolatomenhar-IV.
kolatomernabinder'll.
KolatomeniCH4har-IV.
KolatomeniCO2har+IV.
Kolatomer:
Exempel:
Från-IV'll+IVberoendepåvilkaandraatomer
NatriumjoneniNaClharoxida'onstalet+I.
KaliumjoneniKFharoxida'onstalet+I.
MagnesiumjoneniMgOharoxida'onstalet+II.
KalciumjoneniCaCl2haroxida'onstalet+II.
Uppgift 1: Ange oxidationstalen för de olika atomerna i
a) N2 b) NH3 c) CaCl2 d) SO42Svarochförklaring:
a) 
N=0.Oxida'onstaletförvarjekväveatomär0.Allagrundämnenifriformharoxida'onstalet0.
b) 
c) 
d) 
N=-III.H=+I.Viveta4väteall'dhar+Iiföreningarmedickemetaller.Vätenahar'llsammans+IIIoch
dåmåsteoxida'onstaletförkvävevara-IIIe?ersomsummanskablinoll.
S=+VI.O=-II.De4aärensammansa4jon.Syreharistortsä4all'd-IIikemiskaföreningar.E?ersom
Ca2+=+II.Cl-=-I.De4aärenjonföreningochdåäroxida'onstaletlikamedjonernasladdning.Kalcium
'llhörgrupp2ochhardärförladdningen2+.Cl'llhörgrupp17ochhardärförladdningen1-.
detfinns4syresåärdettotalaoxida'onstaletförallasyreatomer;-VIII.Svavelatomenmåstedåha
oxida'onstalet+VIe?ersomsummanskablilikamedjonensladdningsomär2-.
Uppgift 2: Ange oxidationstalen för de olika atomslagen i HNO3
Svar:
H=+I
N=+V
O=-II
Förklaring:
o  Oharall'd-II(förutomnågrafåundantag).
o  3syremedförtotalt-VI.
o  Hharall'd+Iiföreningarmedickemetaller.
o  Ienoladdadkemiskföreningskasummanavoxida'onstalenvaranoll.
o  Nmåstedåha+V.
Uppgift 3: Ange oxidationstalen för de olika atomslagen i PbSO4
Svar:
Pb=+II
S=+VI
O=-II
Förklaring:
o  SO4ärensammansa4jon(sulfatjon)medladdningen2-(SO42-).
o  Oharall'd-II.
o  Fyrasyreinnebärtotalt-VIIIioxida'onstalförallasyreatomer'llsammans.
o  Summanavoxida'onstaleniensammansa4jonskavaralikamedjonensladdning(alltså-II).
o  Småstealltsåhaoxida'onstalet+VI.
o  PbSO4äre4salt(metall+ickemetall).
o  Ie4saltärsummanavladdningarnaall'dnoll.
o  SO4-jonenharladdningen2-ochdåmåstePbhaladdningen2+.AlltsåSO42-ochPb2+.
o  Oxida'onstaletförenatomjonärall'dlikamedladdningen.
o  Pb2+haralltsåoxida'onstalet+II.
Metallerna i grupp 3-12 kan ha olika
oxidationstal
ü  Metallernaigrupp3-12ärlite”kons'ga”:Iolikasammanhangkansammametallavgeolikaantal
valenselektroner.Järnkant.ex.avge2eller3valenselektronerochbildardåjonernaFe2+respek'veFe3+.
ü  Oxida'onstalenförjärnblirdå:
Fe2+=+II
Fe3+=+III
ü  Föra:kunnalistautoxida'onstalethosdessametallermåstevitahjälpavdennega'vajonensom
ingåridenkemiskaföreningenochdenformelsomföreningenhar.
ü  Exempel:Saltetjärnfluoridförekommeri2former,FeF2ochFeF3.Viveta4fluordrar'llsig1elektron
frånjärnochall'dfåroxida'onstalet-I.Medhjälpavantaletfluoridjoneriformelnkanvilistautvilket
oxida'onstalsomvarjejärnjonhar(summanskajublinoll!).
o  FeF2=Järnjonenmåstehaoxida'onstalet+IIomsummanskabli0,namnetpåsaltetblirdåjärn(II)fluorid.
o  FeF3=Järnjonenmåstehaoxida'onstalet+IIIomsummanskabli0,namnetpåsaltetblirdåjärn(III)fluorid.
Uppgift 4:
Ange oxidationstalet för järn i FeCl2 resp. FeCl3
Svar:
IFeCl2harFeoxida'onstalet+IIochiFeCl3harFeoxida'onstalet+III.
Förklaring:
o  FeCl2ochFeCl3bestårbådaavjärnjonerochkloridjoner.
o  Kloridjonerharijonföreningarall'dladdningen1-ochdärmedocksåoxida'onstalet-Ie?ersomklortar
emot1elektronföra4fåädelgasstruktur.
o  Omvarjekloridjonharladdningen1-ochoxida'onstalet-Isåvetviävena4saltetFeCl2innehåller
järnjonermedbeteckningenFe2+ochoxida'onstalet+IIe?ersomsummanavoxida'onstalenskabli
noll.
o  Vivetdåävena4saltetFeCl3innehållerjärnjonermedbeteckningenFe3+ochoxida'onstalet+III
e?ersomsummanavoxida'onstalenskablinoll.
o  Denförstaföreningenheterjärn(II)kloridochdenandrajärn(III)klorid.
Uppgift 5:
Ange oxidationstalet för koppar i CuCl resp. i CuCl2
Svar:
ICuClharCuoxida'onstalet+IochiCuCl2harCuoxida'onstalet+II.
Förklaring:
o  CuClochCuCl2bestårbådaavkopparjonerochkloridjoner.
o  Kloridjonerharijonföreningarall'dladdningen1-ochdärmedocksåoxida'onstalet-Ie?ersom
klortaremot1elektronföra4fåädelgasstruktur.
o  Omvarjekloridjonharladdningen1-ochoxida'onstalet-Isåvetviävena4saltetCuClinnehåller
kopparjonermedbeteckningenCu+ochoxida'onstalet+Ie?ersomsummanavoxida'onstalenska
blinoll.
o  Vivetdåävena4saltetCuCl2innehållerkopparjonermedbeteckningenFe2+ochoxida'onstalet
+IIe?ersomsummanavoxida'onstalenskablinoll.
o  Denförstaföreningenheterkoppar(I)kloridochdenandrakoppar(II)klorid.
Uppgift 6:
Skriv formeln för jonföreningen ”koppar(I)oxid”
Svar:
Cu2O.
Lösning:
o  ”Koppar(I)”avslöjara4kopparjonenharladdningen1+ochdärmedävenoxida'onstalet+I.
o  Oxidjonerhar-IIioxida'onstal(syredrarall'd,mednågrafåundantag,'llsig2elektronerfrån
andraämnen).
o  Närviskriverformlerförjonföreningarmåstevibalanseraladdningarnaochdärmedäven
oxida'onstalen.Detskavaralikamångaplussomminus.
o  Formelnförjonföreningen(saltet)blirdärför:Cu2O.
Cu
+I
Cu
+I
+
O
-II
=0
Oxidationstal kan användas för att lista ut
vilka ämnen som oxideras resp. reduceras
ü  Omoxida'onstaletökarföre:ämne(blirmerposi'vt)innebärdeta4ämnetharförlorat
elektronerheltellerdelvis.Ämnetharalltsåoxiderats.
0
+II
ü  Exempel: Cu Cu2+ Ökatoxida'onstal=Oxida'on.
ü  Omoxida'onstaletminskarföre:ämne(blirmernega'vt)innebärdeta4ämnethartagitemot
elektronerheltellerdelvis.Ämnetharalltsåreducerats.
+II
ü  Exempel:
Cu2+
0
Cu
Minskatoxida'onstal=Reduk'on.
Uppgift 7:
Vilket ämne oxideras resp. reduceras i nedanstående reaktion?
Lösning:
0 +II +III
0
2Al+3Pb2+2Al3++3Pb
Ämne:
Oxida'onstalföre
reak'onen:
Oxida'onstale_er
reak'onen:
Förändring:
Oxida'oneller
reduk'on?
Aluminium:
0
+III
Ökat
oxida'onstal
Oxida'on
Bly:
+II
0
Minskat
oxida'onstal
Reduk'on
Svar:Aluminium(Al)oxiderasochbly(Pb2+)reducerasireak'onen.
Uppgift 8:
Vilket ämne oxideras resp. reduceras i nedanstående reaktion?
Lösning:
+III -II
-II +II
0
+IV-II
Fe2O3+3CO2Fe+3CO
2
Ämne:
Oxida'onstalföre
reak'onen:
Oxida'onstale_er
reak'onen:
Förändring:
Oxida'oneller
reduk'on?
Järn:
+III
0
Minskat
oxida'onstal
Reduk'on
Syre:
-II
-II
Oförändrat
Ingetharhänt
Kol:
+II
+IV
Ökatoxida'onstal Oxida'on
Svar:Järnreducerasochkoloxiderasireak'onen.Medsyretskervarkenoxida'onellerreduk'on.
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:
h:p://www.youtube.com/Kemilek'oner
h:p://www.youtube.com/Medicinlek'oner