Oksidacijos laipsnis | chemija.org

Oksidacijos laipsnis – tai krūvis, kurį įgytų atomas, jei visos cheminį ryšį sudarančios elektronų poros būtų atiduotos elektroneigiamesniam elementui.

Oksidacijos laipsnis užrašomas virš elemento simbolio su + arba – ženklu, pavyzdžiui: Mn⁺⁷ (KMnO₄). Jono krūvis žymimas taip: Ba²⁺.

Oksidacijos laipsnio skaičiavimo taisyklės

Paprastųjų (vienanarių) medžiagų oksidacijos laipsnis lygus nuliui (pvz., O₂, Fe, H₂).
Vandenilio (H) oksidacijos laipsnis dažniausiai yra +1, išskyrus metalų hidridus (pvz., NaH, CaH₂), kuriuose H oksidacijos laipsnis yra –1.
Deguonies (O) oksidacijos laipsnis dažniausiai yra –2, išskyrus peroksidus (pvz., H₂O₂), kuriuose O oksidacijos laipsnis yra –1, ir fluoro oksidą (OF₂), kuriame O oksidacijos laipsnis yra +2.
Šarminių metalų (Li, Na, K, Rb, Cs) oksidacijos laipsnis visada yra +1.
Šarminių žemių metalų (Mg, Ca, Sr, Ba) oksidacijos laipsnis visada yra +2.
Iš dviejų atomų neigiamą oksidacijos laipsnį įgyja tas, kurio elektroneigiamumas didesnis. Pavyzdžiui, junginyje As₂Se₃: arseno (As) elektroneigiamumas yra 2,0, o seleno (Se) – 2,4, todėl Se turi neigiamą oksidacijos laipsnį (–2).
Visų molekulę sudarančių elementų oksidacijos laipsnių suma lygi nuliui. Sudėtiniame jone ši suma lygi jono krūviui.

Skaičiavimo pavyzdžiai

KMnO₄ (kalio permanganatas):

K = +1, O = –2 (keturi atomai: 4 × (–2) = –8)
Suma turi būti 0: (+1) + x + (–8) = 0
Mn oksidacijos laipsnis: x = +7

SO₄²⁻ (sulfato jonas):

O = –2 (keturi atomai: 4 × (–2) = –8)
Suma turi būti –2: x + (–8) = –2
S oksidacijos laipsnis: x = +6

Trupmeninis oksidacijos laipsnis

Kai kuriuose junginiuose oksidacijos laipsnis gali būti trupmeninis. Pavyzdžiui, magnetite (Fe₃O₄) geležies oksidacijos laipsnis yra +8/3 (arba apytiksliai +2,67). Tai reiškia, kad junginyje yra ir Fe²⁺, ir Fe³⁺ jonų.

Oksidacijos laipsnio reikšmė

Oksidacijos laipsnis padeda:

Klasifikuoti chemines medžiagas
Suprasti oksidacijos–redukcijos reakcijas
Numatyti medžiagų chemines savybes

Oksidatoriai ir reduktoriai:

Atomai su aukščiausiu oksidacijos laipsniu būna oksidatoriai – jie priima elektronus.
Atomai su žemiausiu oksidacijos laipsniu būna reduktoriai – jie atiduoda elektronus.
Atomai su tarpiniu oksidacijos laipsniu gali būti ir oksidatoriai, ir reduktoriai.

Dėsningumai periodinėje lentelėje

Perioduose (iš kairės į dešinę): maksimalus oksidacijos laipsnis didėja, nes paprastai atitinka grupės numerį.
Pagrindinėse pogrupėse (iš viršaus į apačią): stabilesni tampa žemesnio oksidacijos laipsnio junginiai.
Šalutinėse pogrupėse (iš viršaus į apačią): stabilesni tampa aukštesnio oksidacijos laipsnio junginiai.

Gilesnis požiūris į oksidacijos laipsnį

Oksidacijos laipsnis yra teorinis atomo krūvis – toks, kurį jis įgytų, jei nutrauktume visus jo ryšius su kitais atomais taip, kad abu ryšio elektronus pasiimtų labiau elektroneigiamas atomas.

Kodėl kai kurie elementai turi kelis oksidacijos laipsnius?

Daugelis elementų gali turėti kelis oksidacijos laipsnius. Pavyzdžiui:

Geležis (Fe) gali būti +2 arba +3
Auksas (Au) gali būti +1 arba +3

Kuris oksidacijos laipsnis susidarys, priklauso nuo:

Reakcijos sąlygų (temperatūros, terpės)
Reagentų, su kuriais elementas reaguoja
Elektronų išsidėstymo atomo orbitalėse

Pavyzdys su auksu:

Oksiduojantis auksui, dažniausiai susidaro Au³⁺. Tačiau galima gauti ir Au¹⁺. Auksas negali iš karto prarasti trijų elektronų – iš pradžių atiduodamas vienas, paskui antras, galiausiai trečias. Tarpinė būsena Au²⁺ yra labai nestabili, todėl auksas arba grįžta į Au¹⁺, arba pereina į Au³⁺.

Oksidacijos laipsnis junginiuose:

Junginiuose atomai paprastai neturi tikrojo krūvio – juos supa tiek elektronų, kad išorinis sluoksnis būtų užpildytas. Oksidacijos laipsnis čia yra teorinis: jis parodo, koks krūvis atsirastų, jei atplėštume atomą nuo junginio.

Pavyzdžiui, sieros rūgštyje (H₂SO₄):

Jei atskirtume vandenilio atomą, ryšio elektronai liktų prie deguonies → susidaro H⁺ (oksidacijos laipsnis +1)
Jei atskirtume visus deguonies atomus, teoriškai liktų S⁶⁺ – tai ir yra sieros oksidacijos laipsnis šiame junginyje