Oxidační číslo je formální náboj atomu ve sloučenině, vypočítaný za předpokladu, že všechny vazby mezi atomy jsou iontové. Ukazuje, kolik elektronů atom odevzdal nebo k sobě přitáhl. Na této stránce najdeš srozumitelnou definici, všechna pravidla pro určování oxidačních čísel, tabulku stálých hodnot, postupný algoritmus a interaktivní trenažér, na kterém si téma ihned procvičíš.
Co je to oxidační číslo
Oxidační číslo (OČ) je formální náboj atomu v molekule, který by měl, kdyby všechny elektrony sdílených párů přešly k elektronegativnějšímu atomu. Jednoduše řečeno, je to „počitadlo“ elektronů: atom, který elektrony odevzdává, získává kladné oxidační číslo, a ten, který je přitahuje, záporné.
Oxidační číslo se vždy zapisuje se znaménkem před číslicí a píše se nad symbol prvku: například ve vodě H₂O má vodík +1, kyslík −2. To ho odlišuje od náboje iontu (S²⁻, Fe³⁺), kde se znaménko píše za číslici.
Oxidační číslo může být kladné, záporné nebo nulové a u mnoha prvků je proměnné – mění se podle sloučeniny. Právě proto je nutné umět ho určovat, a ne se ho jen učit nazpaměť.
Pravidla pro oxidační číslo: tabulka stálých hodnot
Abychom určili oxidační číslo, musíme znát několik pevných pravidel. Část prvků má stálé oxidační číslo ve všech sloučeninách – jejich hodnoty jsou shrnuty v tabulce níže. Právě od nich se při určování začíná.
Kromě stálých hodnot platí tři hlavní pravidla:
- v prvcích (jednoduchých látkách) je oxidační číslo každého atomu rovno 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- součet oxidačních čísel všech atomů v molekule je roven 0 – molekula je elektroneutrální;
- v iontu je součet oxidačních čísel roven náboji iontu (například v SO₄²⁻ je součet roven −2).
| Prvek | Oxidační číslo | Výjimky |
|---|---|---|
| Prvek (jednoduchá látka) O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | žádné výjimky |
| Fluor F | −1 | vždy −1, jiné hodnoty neexistují |
| Kovy I. skupiny Na, K, Li, Ag | +1 | stálé |
| Kovy II. skupiny Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | stálé |
| Hliník Al | +3 | stálé |
| Vodík H | +1 | −1 v hydridech kovů: NaH, CaH₂ |
| Kyslík O | −2 | −1 v peroxidech (H₂O₂); +2 v OF₂ |
Jak určit oxidační číslo ve sloučenině
Když je ve vzorci prvek s proměnným oxidačním číslem (síra, dusík, chlor, mangan, fosfor), určíme ho pomocí rovnice. Algoritmus je univerzální: nejdříve doplníme vše, co víme jistě, poté neznámou označíme jako x a vyřešíme rovnici součtu. Pět kroků je níže.
0, dál počítat nemusíš+1, kyslík −2, fluor −1 — podle tabulky výše0 pro molekulu nebo = náboji pro iont+ nebo −Nejvyšší a nejnižší oxidační číslo
Prvek má nejvyšší a nejnižší oxidační číslo – krajní hodnoty, mezi kterými leží všechny ostatní.
- Nejvyšší oxidační číslo se obvykle rovná číslu skupiny v Periodické tabulce (pro prvky hlavních podskupin). Například síra v VI. skupině → nejvyšší OČ +6 (H₂SO₄), dusík v V. skupině → +5 (HNO₃), chlor v VII. skupině → +7 (HClO₄). Projevuje se ve sloučeninách s elektronegativnějšími prvky – nejčastěji s kyslíkem.
- Nejnižší oxidační číslo pro nekovy se rovná číslu skupiny minus 8. Pro síru je to 6 − 8 = −2 (H₂S), pro dusík 5 − 8 = −3 (NH₃). Projevuje se ve sloučeninách s vodíkem a kovy.
Existují výjimky: například fluor nemá kladné oxidační číslo – je nejvíce elektronegativní a má vždy −1; u kyslíku se nejvyšší OČ +2 vyskytuje pouze v OF₂.
Příklady určování oxidačního čísla
Příklad 1. Síra v H₂SO₄
Úkol: určit oxidační číslo síry v kyselině sírové H₂SO₄.
Krok 1. Nejde o prvek – ve vzorci jsou tři prvky.
Krok 2. Doplníme stálá OČ: vodík +1 (2 atomy), kyslík −2 (4 atomy).
Krok 3. Oxidační číslo síry neznáme – označíme ho jako x.
Krok 4. Sestavíme rovnici (součet všech OČ v molekule = 0):
Krok 5. Vyřešíme: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Odpověď: oxidační číslo síry v H₂SO₄ je +6.
Příklad 2. Mangan v KMnO₄
Úkol: určit oxidační číslo manganu v manganistanu draselném KMnO₄.
Krok 1–2. Stálá OČ: draslík (kov I. skupiny) +1, kyslík −2 (4 atomy).
Krok 3. Mangan je prvek s proměnným OČ, označíme jako x.
Krok 4. Rovnice součtu:
Krok 5. Vyřešíme: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Odpověď: oxidační číslo manganu je +7 – to je jeho nejvyšší oxidační číslo (Mn je v VII. skupině).
Příklad 3. Určení podle vzorce oxidu Fe₂O₃
Úkol: určit oxidační číslo železa v oxidu Fe₂O₃.
Krok 1–2. Kyslík má vždy −2, atomů kyslíku je 3, tedy celkový příspěvek kyslíku: \(3 \cdot (-2) = -6\).
Krok 3. Oxidační číslo železa označíme jako x, atomů železa jsou 2.
Krok 4. Rovnice: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
Krok 5. Vyřešíme: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Odpověď: oxidační číslo železa je +3. Kontrola: dva atomy po +3 dávají +6, tři atomy kyslíku dávají −6, součet je 0 – správně.
Časté chyby při určování oxidačního čísla
-
Zaměňování oxidačního čísla s vazností.
Vaznost je počet chemických vazeb atomu, nemá znaménko (vždy kladné číslo: I, II, III). Oxidační číslo je formální náboj se znaménkem (+ nebo −) a může být nulové. Například v N₂ je vaznost dusíku III, ale oxidační číslo je 0.
-
Nesprávné psaní znaménka: píší číslici a pak plus nebo minus (2+ místo +2).
U oxidačního čísla se znaménko píše PŘED číslici a nad symbol prvku: +2, −3, +6. Zápis se znaménkem za číslicí (S²⁻) se vztahuje k náboji iontu, nikoliv k oxidačnímu číslu.
-
Předpoklad, že kyslík má vždy −2 a vodík vždy +1.
To funguje téměř vždy, ale existují výjimky. Kyslík v peroxidech (H₂O₂) má OČ −1, a v OF₂ dokonce +2. Vodík v hydridech kovů (NaH, CaH₂) má OČ −1, protože kov je ještě elektropozitivnější.
-
Zapomínání, že součet oxidačních čísel v molekule je roven nule.
Molekula je elektroneutrální, proto součet (OČ × počet atomů) všech prvků je vždy = 0. Pro iont je tento součet roven náboji iontu. To je hlavní rovnice, ze které se zjišťuje neznámé oxidační číslo.
-
Násobení oxidačního čísla počtem atomů prvku.
V rovnici součtu je třeba každé OČ vynásobit indexem (počtem atomů). V H₂SO₄ vodík nedává +1, ale 2·(+1) = +2, kyslík nedává −2, ale 4·(−2) = −8. Vynechání indexu je nejčastější aritmetická chyba.
Otázky a odpovědi
V čem se liší oxidační číslo od vaznosti?
Vaznost ukazuje počet chemických vazeb atomu a nemá znaménko (označuje se římskými číslicemi: I, II, III). Oxidační číslo je formální náboj atomu, má znaménko (+ nebo −) a může být nulové nebo zlomkové. U mnoha prvků se tyto hodnoty v absolutní hodnotě shodují, ale ne vždy: v molekule N₂ je vaznost dusíku III, ale oxidační číslo 0.
Jak určit nejvyšší oxidační číslo prvku?
Nejvyšší (maximální kladné) oxidační číslo prvku hlavní podskupiny se rovná číslu jeho skupiny v Periodické tabulce. Například síra v VI. skupině má nejvyšší OČ +6, dusík v V. skupině +5, chlor v VII. skupině +7. Projevuje se ve sloučeninách s kyslíkem. Výjimky: kyslík a fluor nemají nejvyšší kladné OČ rovné číslu skupiny.
Jak určit nejnižší oxidační číslo?
Pro nekovy se nejnižší (minimální) oxidační číslo rovná číslu skupiny minus 8. Pro síru je to 6 − 8 = −2 (v H₂S), pro dusík 5 − 8 = −3 (v NH₃), pro chlor 7 − 8 = −1 (v HCl). Nejnižší OČ se projevuje ve sloučeninách s vodíkem a kovy. U kovů je nejnižší oxidační číslo 0 (v prvku).
Jaké je oxidační číslo prvku (jednoduché látky)?
U každého atomu v prvku je oxidační číslo rovno 0. To platí pro kovy (Fe, Cu, Na) i nekovy (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). Důvod je jednoduchý: atomy stejného prvku přitahují sdílené elektrony stejně, proto je formální náboj roven nule.
Má kyslík vždy oxidační číslo −2?
Téměř vždy, ale existují dvě výjimky. V peroxidech (H₂O₂, Na₂O₂) je oxidační číslo kyslíku −1, protože atomy kyslíku jsou vázány mezi sebou. Ve sloučenině s fluorem OF₂ má kyslík kladné OČ +2, protože fluor je ještě elektronegativnější.
Může být oxidační číslo zlomkové?
Ano, ale je to průměrná (formální) hodnota. Například v Fe₃O₄ je průměrné oxidační číslo železa +8/3, protože ve vzorci jsou smíchány atomy s OČ +2 a +3. Ve školních osnovách se takové případy rozebírají zřídka – obvykle je oxidační číslo celé číslo.
