Oksidacijos laipsnis

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: Mn+7(KMnO4). Jono krūvis žymimas taip: Ba2+. Oksidacijos laipsnio skaičiavimo taisyklės:

vieninių medžiagų oksidacijos laipsnis lygus nuliui;

1. H  +1, išskyrus metalųhidridus, kuriuose H oksidacijos laipsnis lygus 1. Pavyzdžiui: ;

O  2, išskyrus peroksidus, bei fluoro okside;

šarminių metalų oksidacijos laipsnis yra +1;

1. iš dviejų atomų neigiamą oksidacijos laipsnį įgauna tas, kurio elektroneigiamumas didesnis. Ppavyzdžiui: , nes As elektroneigiamumas yra 1,0, o Se  2,4;

1. visų molekulę sudarančių elementų oksidacijos laipsnių suma lygi nuliui, o sudėtingame jone -jono krūviui:

+1+x+4(2)=0; x=+7; x+4(2)=2; x=+6;

Oksidacijos laipsnis gali būti ir trupmeninis:

(magnetitas)  Fe oksidacijos laipsnis yra.

Atsižvelgiant į oksidacijos laipsnį, klasifikuojamos medžiagos, oksidacijosredukcijos reakcijos. Pavyzdžiui, meta, orto, piro fosforo rūgštyse (atitinkamai ) fosforo oksidacijos laipsnis yra +5. Vadinasi, šių rūgščių savybės panašios, bet jos skiriasi nuo ortofosfitinės rūgšties savybių (P oksidacijos laipsnis yra +3).

Oksidacijos laipsnis leidžia numatyti medžiagų oksidacinesredukcines savybes. Aukščiausią oksidacijos laipsnį (kuris dažniausiai atitinka grupės numerį periodinėje elementų sistemoje) turintys elemento atomai reakcijose būna oksidatoriai. Atomai, turintys minimalų oksidacijos laipsnį, yra reduktoriai. Atomai, turintys tarpinį oksidacijos laipsnį, turi oksidacinių ir redukcinių savybių.

Perioduose iš kairės į dešinę oksidacijos laipsnis nuosekliai didėja, nes jis paprastai prilygsta grupės numeriui. Pagrindiniuose pogrupiuose iš viršaus į apačią žemesnio oksidacijos laipsnio junginių stabilumas didėja, o šalutiniuose  atvirkščiai, pastovesni aukštesnio oksidacijos laipsnio junginiai.

Kiek kitoks požiūris į oksidacijos laipsnį

Oksidacijos laipsnis yra teorinis atomo krūvis, kurį jis įgytų, jei nutrauktume visus ryšius, kuriuos jis sudaro su kitais atomais, tokiu būdu, kai abu ryšio elektronus pasiima labiau elektroneigiamas atomas. Pažiūrėkime, kaip tai vyksta:

Yra nemažai elementų, kurie gali įgyti keletą oksidacijos laipsnių. Atskiro paprasto (vienatomio) jono krūvis sutaps su jo oksidacijos laipsniu. Viskas aišku su Na, K, Ca... Bet kaip bus su Fe, Au ir panašiais metalais? O kur dar nemetalai... Koks jonas susidarys, oksiduojantis Au ar Fe? Au1+ ar Au3+? Fe2+ ar Fe3+? Čia klausimas kiek sudėtingesnis. Paprastai elementai turi vieną oksidacinę būseną, kuri yra stabiliausia. Ji priklauso nuo paskutinio sluoksnio elektronų. Kokiose orbitalėse, ir kaip jie ten išsidėsto (kokie energetiniai skirtumai ir t.t.) Čia jau gilesnis mokslas. Dažniausiai vykstant oksidacijos-redukcijos reakcijoms, susidaro būtent tos pagrindinės būsenos produktai. Bet galimos tokios reakcijos, kai susidaro ir kiti oksidacijos laipsniai. Tiesiog reikia parinkti tinkamus reagentus, reakcijos sąlygas (terpė, temperatūra ir t.t.). Paprastai (kol kas) viskas atidirbama eksperimentiškai. Iš tų \"nepagrindinių\" oks laipsnių, kai kurie stabilesni, kiti mažiau stabilūs, kas irgi priklauso nuo kvantinių dalykų.

Taigi oksiduojantis Au, dažniausiai gausis Au3+, bet galima gauti ir Au1+. Beje, Au negali iškarto vienu momentu prarasti 3 elektronų. Iš pradžių bus atimtas vienas, paskui antras, ir galiausiai trečias. Tik atidavęs 2 elektronus, Au2+ yra toks nestabilus, kad jis arba griebs iš kur elektroną, kad susidarytų Au1+, ar skubės atiduoti ir trečią, kad susidarytų Au3+. Beje, taip pat nereiktų pamiršti, kad VISADA chemijoje VISKAS egzistuoja pusiausviroje. Tad ir įvairios machinacijos su elektronais irgi turi savo pusiausvirą, kur egzistuoja visokios įmanomos oks. laipsnių formos. Aišku, skirtingasi santykiais.

Junginiuose oksidacijos laipsnio prasmė kiek sunkiau suvokiama. Paprastai ten krūvio atomas neturi. Ir dažniausiai atomą supa tiek elektronų, kad jo išorinis elektronų sluoksnis yra visiškai užpildytas. Taigi, pagal anksčiau pateiktą apibrėžimą: jeigu bandytume atomą atplėšti, nuo junginio, eminis dalykas, ar jis pasiimtų ryšio elektronus su savim, ar paliktų. Nesvarbu, ar toks jonas egzistuotų, ar ne. Pvz sieros rūgšties molekulė H2SO4 arba tiksliau:


Jei tempsim, H ir O į priešingas puses, ryšys trūks ir abu ryšio elektronai liks pas deguonį. H+, vadinasi, turi +1 oksidacijos laipsnį. (Beje, čia taip ir vyksta sieros rūgšties jonizacija). O liks su vienu ryšiu (su S) ir su neigiamu krūviu (1 perteklinis elektronas). Tas pats ir su kitu vandeniliu - atplėšim jį ir gausim sulfato jonaSO42-. Jei tempsim deguonį ir sierą į skirtingas puses, tai vėl ryšys nutrūks taip, kad liktų visi su užpildytais elektronų sluoksniais. Ir elektroneigiamesnis deguonis pasiims visus (abu) ryšio elektronus. Gausis jonas O2-, kuris egzistuoja, bet yra labai nestabilus ir S+O2O-. Toks jonas nelabai stabilus, bet niekas jam nedraudžia pergrupuoti elektronų - du elektronai iš deguonies su neigiamu krūviu sudaro ryšį su teigiamą krūvį turinčia siera ir gaunasi SO3. Visiškai stabilus oksidas, kur S osksidacijos laipsnis nepasikeitė. Tada mes supykstam ir taip nuplėšiam visus deguonies atomus ir jie \"pasiima\" su savim visus ryšių su S elektronus. Teoriškai lieka S6+, tai ir būtų S atomo oksidacijos laipsnis šiame junginyje. Tačiau toks jonas kaip ir neegzistuoja (bent jau negirdėjau, kad kas būtų tokį užfiksavęs), tad oksidacijos laipsnis yra tik \"teorinis\" šiuo atveju.