teória
Čo je oxidačné číslo
V lekcii Od prvku k zlúčenine sme videli, že v iónových zlúčeninách majú ióny skutočný náboj. V molekulách, ako je CO₂ alebo H₂SO₄, však ióny nie sú. Aby sme mohli všetky zlúčeniny opisovať rovnako, používame oxidačné číslo.
Oxidačné číslo je náboj, ktorý by atóm mal, keby sme všetky väzbové elektróny pridelili vždy tomu atómu, ktorý ich priťahuje silnejšie (má väčšiu elektronegativitu).
Je to teda formálny, „dohodnutý“ náboj. Pri jednoduchých iónoch sa zhoduje so skutočným nábojom (v NaCl má sodík +I a chlór −I), pri molekulách je to len užitočná pomôcka.
Ako oxidačné číslo zapisujeme
Oxidačné číslo píšeme rímskou číslicou, pričom znamienko dávame pred číslo: +VI, −II. Vo vzorci ho píšeme vpravo hore nad značku prvku, kladné znamienko sa často vynecháva:
Nulu píšeme arabskou číslicou: Fe⁰, O₂⁰.
Pozor na rozdiel medzi nábojom iónu a oxidačným číslom. Náboj píšeme arabskou číslicou so znamienkom za číslom (Fe³⁺), oxidačné číslo rímskou číslicou so znamienkom pred ňou (Fe^III alebo +III). Náboj má skutočná častica, oxidačné číslo má každý atóm v zlúčenine.
teória
Pravidlá na určovanie oxidačných čísel
Nasledujúce pravidlá platia takmer vždy. Ak si niektoré protirečia, má prednosť to, ktoré je v zozname vyššie.
- Voľný prvok má oxidačné číslo 0: Na⁰, Fe⁰, H₂⁰, O₂⁰, P₄⁰, S₈⁰.
- Súčet oxidačných čísel všetkých atómov je v molekule 0 a v ióne sa rovná náboju iónu.
- Fluór má vo všetkých zlúčeninách −I.
- Alkalické kovy (Li, Na, K, Rb, Cs) majú +I, kovy alkalických zemín (Mg, Ca, Sr, Ba) majú +II, hliník má +III.
- Vodík má najčastejšie +I. V hydridoch kovov (LiH, NaH, CaH₂) má −I.
- Kyslík má najčastejšie −II. Výnimky: v peroxidoch (H₂O₂, Na₂O₂) má −I, v hyperoxidoch (KO₂) −½, v ozonidoch (KO₃) −⅓ a v zlúčenine s fluórom OF₂ má dokonca +II.
- Halogény (Cl, Br, I) majú v binárnych zlúčeninách s kovmi −I.
Aké oxidačné čísla sú vôbec možné
Periodická tabuľka napovie, v akom rozmedzí sa oxidačné číslo prvku hlavnej skupiny pohybuje:
- najvyššie kladné oxidačné číslo sa rovná počtu valenčných elektrónov (v 13. až 17. skupine je to číslo skupiny mínus 10),
- najnižšie záporné oxidačné číslo nekovu je počet valenčných elektrónov mínus 8.
| prvok | skupina | najvyššie | najnižšie | príklady |
|---|---|---|---|---|
| C | 14 | +IV (CO₂) | −IV (CH₄) | CO: +II |
| N | 15 | +V (HNO₃) | −III (NH₃) | NO₂: +IV, N₂O: +I |
| S | 16 | +VI (SO₃) | −II (H₂S) | SO₂: +IV |
| Cl | 17 | +VII (Cl₂O₇) | −I (HCl) | HClO: +I, HClO₃: +V |
Výnimkou sú fluór, ktorý kladné oxidačné číslo nemá nikdy, a kyslík, ktorý dosiahne najviac +II.
krok za krokom
Postup krok za krokom
Keď poznáme oxidačné čísla všetkých prvkov okrem jedného, zvyšné dopočítame z rovnice pravidla 2.
- Napíš vzorec a nad známe prvky ich oxidačné čísla (H +I, O −II, alkalické kovy +I a podobne).
- Neznáme oxidačné číslo označ x.
- Každé oxidačné číslo vynásob počtom atómov (indexom).
- Súčet polož rovný náboju častice (v molekule 0) a vyrieš rovnicu.
Hodnoty, ktoré dostaneš, sú obyčajné čísla. Na záver ich prepíšeš rímskymi číslicami.
Príklad 1: kyselina sírová H₂SO₄
Vodík +I, kyslík −II, síra x. Molekula je neutrálna:
2 · (+1) + x + 4 · (−2) = 0, teda x = +6. Síra má oxidačné číslo +VI.
Príklad 2: manganistan draselný KMnO₄
Draslík +I, kyslík −II:
1 · (+1) + x + 4 · (−2) = 0, teda x = +7. Mangán má +VII. Vysoké oxidačné číslo vysvetľuje, prečo je hypermangán silné oxidovadlo.
Príklad 3: oxid železitý Fe₂O₃
Kyslík −II, železo x:
2x + 3 · (−2) = 0, teda 2x = 6 a x = +3. Železo má +III.
Príklad 4: síranový anión SO₄²⁻
Teraz počítame ión, preto súčet nie je nula, ale −2:
x + 4 · (−2) = −2, teda x = +6. Síra má aj tu +VI, rovnako ako v kyseline sírovej.
Príklad 5: dichróman draselný K₂Cr₂O₇
2 · (+1) + 2x + 7 · (−2) = 0, teda 2x = 12 a x = +6. Každý z dvoch atómov chrómu má +VI.
Presne takto funguje interaktívne cvičenie pod textom. Dostaneš vzorec (napríklad H₂SO₄, KMnO₄, Fe₂O₃ alebo SO₄²⁻) a tlačidlami + a − nastavuješ oxidačné čísla jednotlivých prvkov. Súčet sa priebežne prepočítava a musí sa zhodovať s nábojom. Ak si nevieš rady, pozri si riešenie krok za krokom.
teória
Keď oxidačné číslo vyjde „zvláštne“
Niekedy ti rovnica dá necelé číslo. V Fe₃O₄ vyjde pre železo 3x = 8, teda x = 8/3. To neznamená, že atóm má „dve tretiny náboja“. Látka obsahuje železo s dvoma rôznymi oxidačnými číslami: jeden atóm má +II a dva +III (Fe₃O₄ = FeO · Fe₂O₃). Takým zlúčeninám sa hovorí podvojné oxidy a nájdeš ich v lekcii Oxidy a podvojné oxidy.
Podobne pri kyslíku v KO₂ vyjde −½. Nie je to chyba, ale znak, že ide o hyperoxid s aniónom O₂⁻. Tieto zlúčeniny vysvetľuje lekcia Peroxidy, hyperoxidy a ozonidy.
teória
Časté chyby
- Zabudnutý index. V H₂SO₄ sú štyri kyslíky, nie jeden. Oxidačné číslo vždy vynásob počtom atómov.
- Ión počítaný ako molekula. V SO₄²⁻ nie je súčet 0, ale −2. Ak by si počítal s nulou, vyšla by síra +VIII, čo je nezmysel.
- Kyslík vždy −II. V peroxidoch má kyslík −I. Ak ti v zlúčenine s kyslíkom vyjde pre kov nemožné číslo (napríklad Na +II v Na₂O₂), skontroluj, či nejde o peroxid.
- Vodík vždy +I. V hydridoch kovov (NaH, CaH₂) má vodík −I, lebo kov je menej elektronegatívny.
- Zámena zápisu. Fe³⁺ je náboj iónu, +III je oxidačné číslo. Zápis „Fe⁺³“ je nesprávny: náboj má znamienko za číslom (Fe³⁺).
- Oxidačné číslo 0 v zlúčenine. Nula patrí len voľným prvkom. V zlúčenine má nulové oxidačné číslo iba výnimočne, napríklad uhlík v CH₂O.
vyskúšaj si
Precvičenie
Príklad 6
Urči oxidačné číslo fosforu v kyseline trihydrogenfosforečnej H₃PO₄.
Riešenie
3 · (+1) + x + 4 · (−2) = 0, teda x = +5. Fosfor má +V.
Príklad 7
Urči oxidačné číslo dusíka v amónnom katióne NH₄⁺ a v dusičnanovom anióne NO₃⁻.
Riešenie
NH₄⁺: x + 4 · (+1) = +1, x = −3, dusík má −III.
NO₃⁻: x + 3 · (−2) = −1, x = +5, dusík má +V.
Ten istý prvok môže mať v rôznych časticiach veľmi odlišné oxidačné čísla.
Príklad 8
Aké oxidačné číslo má chlór v kyseline chloristej HClO₄ a v kyseline chlórnej HClO?
Riešenie
HClO₄: 1 + x + 4 · (−2) = 0, x = +7 (+VII, najvyššie možné pre chlór).
HClO: 1 + x + (−2) = 0, x = +1 (+I).
Príklad 9
Aké oxidačné číslo má vodík v hydride vápenatom CaH₂?
Riešenie
Vápnik má vždy +II. Platí 2 + 2x = 0, teda x = −1. Vodík má v hydridoch −I.
Keď už oxidačné čísla ovládaš, môžeš ich premeniť na slová. Ako na to, ukáže lekcia Koncovky podľa oxidačného čísla. Samostatne si oxidačné čísla môžeš precvičiť aj v teste Oxidačné čísla.