酸化数と酸化状態の調べ方|化学

酸化数 と酸化状態 は、化学において非常に重要な 2 つの概念です。この記事では、それらを非常に理解しやすくします!

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酸化数 – 定義

酸化数は、原子が分子内で獲得または喪失した電子の数を表します。元素の酸化状態はゼロであり、イオン化合物の原子には通常、正または負の酸化状態が割り当てられます。有機化合物と一部の共有結合化合物には、化合物内の原子に割り当てられた酸化状態がありません。

別の言い方をすれば、原子の酸化状態は、要素から取り除かれた (正の酸化状態を生成する) か、要素に追加された (負の酸化状態を生成する) 電子の数に等しいです。

IUPAC の定義を使用する場合は、次のとおりです。「原子の酸化状態は、異核結合のイオン近似後のこの原子の電荷です 「

酸化状態 – 定義

原子の酸化状態は、単純に酸化数です。違いはありません。

(*例外については、記事の最後のセクションをお読みください)

酸化数の調べ方

いくつかの簡単なルールを使用することで、分子内のすべての原子の酸化数を簡単に決定できます。

酸化数のルール

これらの規則を使用して、化合物内のすべての原子の酸化状態を決定します。

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フッ素は常に-1です。

酸素は常に -2 です。ただし、フッ素と一緒の場合、または過酸化物または過酸化物イオンのようなペルオキシアニオンの場合は -1 です。

元素状態の原子の酸化状態はゼロです。たとえば、彼、O₂ 、S₈

2 つの元素を持つイオン性化合物では、金属または電気陰性度の高い原子は正の酸化数を持ち、非金属または電気陰性度の低い原子は負の酸化数を持ちます。

ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属 (第 1 族金属) の酸化状態は +1 です

カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属 (第 2 族金属) は +2

水素は、塩化水素 HCL などの非金属と組み合わせると +1 になります。水素化ナトリウム、NaH などの金属と結合すると -1 になります。

ハロゲンは、ハロゲン間化合物を除き、他の 1 つの元素 (二元化合物) と結合すると、-1 の酸化数を持ちます。例えば、フッ化ナトリウム NaF、ヨウ化カルシウム CaI₂ 、塩化クロム (III) CrCl₃ 、臭化スズ (II) SnBr₂ .いずれの場合も、ハロゲンの酸化数は -1 です。

単原子イオン (1 種類の原子で構成されるイオン) の電荷から、酸化状態がわかります。たとえば、銅 (II) 化合物中の銅の酸化状態は +2 です。水銀イオン (Hg₂ ) は +1 です (この場合、電荷を 2 で割る必要があります)。窒素は、窒化物イオンの-3、N

多原子イオンでは、個々の原子の酸化状態の合計がイオンの電荷と等しくなければなりません。酸素が存在する場合、酸素が -2 であると仮定します。これがどのように行われるかを説明するビデオを作成しました。

ルール 10 の酸化数の例:
例えば、硝酸イオンNO₃では、イオンの電荷は-1です。ルール 2 を使用すると、酸素の電荷が 3 x-2 =-6 であることがわかります。したがって、イオンの電荷を -1 にするには、窒素の電荷が +5 でなければなりません。

亜塩素酸イオン ClO2- は -1 の電荷を持っています。ルール 2 を使用すると、酸素の電荷が 2 x -2 =-4 であることがわかります。したがって、亜塩素酸イオンの電荷を -1 にするには、塩素の電荷が +3 でなければなりません。

酸化状態が最も多い元素

バナジウム、マンガン、およびクロムは、安定した酸化状態と色のバリエーションが最も豊富です。 Wilco Oelen (ChemTalk の多くのインスピレーションの 1 つである) が撮影したこの記事のカバー写真は、+2、+3、+4、および +5 酸化状態のバナジウム化合物の色を示しています。タングステンとモリブデンにもいくつかの酸化状態があり、そのうちのいくつかは他の遷移金属ほど研究されていません.

豆知識 – 知られている最高の酸化状態は、テトロキソイリジウム(IX) カチオン (IrO₄ ).

四チオン酸イオンの硫黄の酸化状態と数は?

テトラチオン酸イオンでは、S₄ O₆ 、2 つの硫黄の酸化状態は 0 で、2 つの硫黄は酸化状態が +5 です。分子内の硫黄の「平均」酸化数は (0+0+5+5)/4 =2.5 です。酸化数が酸化状態とは異なるという概念が現れるのは、これらの混合酸化状態化合物だけです