Az oxidációs szám egy atom elméleti töltése egy vegyületben, amelyet úgy számítunk ki, mintha az atomok közötti összes kötés ionos lenne. Megmutatja, hány elektront adott le vagy vont magához az atom. Ezen az oldalon megtalálod a közérthető definíciót, az oxidációs szám meghatározásának összes szabályát, az állandó értékek táblázatát, a lépésről lépésre követhető algoritmust és egy interaktív gyakorlót, amellyel azonnal elmélyítheted a tudásodat.
Mi az az oxidációs szám
Az oxidációs szám (OSZ) egy molekulában lévő atom elméleti töltése, amelyet akkor kapnánk, ha az összes közös elektronpár teljesen az elektronegatívabb atomhoz kerülne. Egyszerűbben fogalmazva, ez egy „elektronszámláló”: az az atom, amely elektront ad le, pozitív, amelyik pedig magához vonzza, negatív oxidációs számot kap.
Az oxidációs számot mindig a szám elé írt jellel jelöljük, és az elem vegyjele fölé helyezzük: például a vízben (H₂O) a hidrogéné +1, az oxigéné −2. Ez különbözteti meg az iontöltéstől (S²⁻, Fe³⁺), ahol a jelet a szám után írjuk.
Az oxidációs szám lehet pozitív, negatív vagy nulla, és sok elemnél változó – vegyületről vegyületre változik. Éppen ezért fontos tudni, hogyan határozzuk meg, ahelyett, hogy csak bemagolnánk.
Az oxidációs szám szabályai: állandó értékek táblázata
Az oxidációs szám meghatározásához néhány szilárd szabályt kell ismernünk. Bizonyos elemeknek állandó az oxidációs száma minden vegyületben – ezek értékeit az alábbi táblázatban foglaltuk össze. A meghatározást mindig ezekkel kezdjük.
Az állandó értékeken kívül három fő szabály érvényes:
- elemek (egyszerű anyagok) oxidációs száma mindig 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- egy molekulában az összes atom oxidációs számának összege 0 – a molekula elektromosan semleges;
- egy ionban az oxidációs számok összege megegyezik az ion töltésével (például SO₄²⁻ esetén az összeg −2).
| Elem | Oxidációs szám | Kivételek |
|---|---|---|
| Elem (egyszerű anyag) O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | nincsenek kivételek |
| Fluor F | −1 | mindig −1, más értéke nincs |
| I. csoport fémjei Na, K, Li, Ag | +1 | állandó |
| II. csoport fémjei Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | állandó |
| Alumínium Al | +3 | állandó |
| Hidrogén H | +1 | −1 fém-hidridekben: NaH, CaH₂ |
| Oxigén O | −2 | −1 peroxidokban (H₂O₂); +2 OF₂-ben |
Hogyan határozzuk meg az oxidációs számot egy vegyületben
Amikor a képletben változó oxidációs számú elem (kén, nitrogén, klór, mangán, foszfor) szerepel, azt egyenlettel találjuk meg. Az algoritmus univerzális: először beírjuk, amit biztosan tudunk, majd az ismeretlent x-szel jelöljük, és megoldjuk az összegegyenletet. Az öt lépés alább olvasható.
0, nem kell tovább számolni+1, oxigén −2, fluor −1 — a fenti táblázat alapján0 molekulánál, vagy = az ion töltésével+ vagy − jelrőlMaximális és minimális oxidációs szám
Minden elemnek van maximális és minimális oxidációs száma – ezek a szélsőértékek, amelyek között az összes többi érték elhelyezkedik.
- A maximális oxidációs szám általában megegyezik a periódusos rendszerbeli csoportszámmal (a főcsoportbeli elemeknél). Például a kén a VI. csoportban van → maximális OSZ +6 (H₂SO₄), a nitrogén az V. csoportban → +5 (HNO₃), a klór a VII. csoportban → +7 (HClO₄). Ez az elektronegatívabb elemekkel – leggyakrabban oxigénnel – alkotott vegyületekben nyilvánul meg.
- A minimális oxidációs szám nemfémeknél a csoportszám mínusz 8. A kénnél ez 6 − 8 = −2 (H₂S), a nitrogénnél 5 − 8 = −3 (NH₃). Ez hidrogénnel és fémekkel alkotott vegyületekben nyilvánul meg.
Léteznek kivételek: például a fluornak nincs pozitív maximális OSZ-a – ő a legelektronegatívabb, mindig −1; az oxigén maximális +2 OSZ-a csak az OF₂-ben fordul elő.
Példák az oxidációs szám meghatározására
1. példa: Kén a H₂SO₄-ben
Feladat: határozd meg a kén oxidációs számát kénsavban (H₂SO₄).
1. lépés. Ez nem egyszerű anyag – a képlet három elemet tartalmaz.
2. lépés. Beírjuk az állandó OSZ-eket: hidrogén +1 (2 atom), oxigén −2 (4 atom).
3. lépés. A kén oxidációs száma ismeretlen – jelöljük x-szel.
4. lépés. Összeállítjuk az egyenletet (a molekulában az összes OSZ összege = 0):
5. lépés. Megoldjuk: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Válasz: a kén oxidációs száma a H₂SO₄-ben +6.
2. példa: Mangán a KMnO₄-ben
Feladat: határozd meg a mangán oxidációs számát kálium-permanganátban (KMnO₄).
1–2. lépés. Állandó OSZ-ek: kálium (I. csoport fémje) +1, oxigén −2 (4 atom).
3. lépés. A mangán változó OSZ-ű elem, jelöljük x-szel.
4. lépés. Összegegyenlet:
5. lépés. Megoldjuk: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Válasz: a mangán oxidációs száma +7 – ez a maximális oxidációs száma (Mn a VII. csoportban).
3. példa: Meghatározás Fe₂O₃ oxidképlet alapján
Feladat: határozd meg a vas oxidációs számát vas(III)-oxidban (Fe₂O₃).
1–2. lépés. Az oxigén mindig −2, az oxigénatomok száma 3, tehát az oxigén összesített hozzájárulása: \(3 \cdot (-2) = -6\).
3. lépés. A vas oxidációs számát jelöljük x-szel, a vasatomok száma 2.
4. lépés. Egyenlet: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
5. lépés. Megoldjuk: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Válasz: a vas oxidációs száma +3. Ellenőrzés: két atom +3-mal +6-ot ad, három oxigénatom −6-ot, az összeg 0 – helyes.
Gyakori hibák az oxidációs szám meghatározásakor
-
Összekeverik az oxidációs számot a vegyértékkel.
A vegyérték az atom kémiai kötéseinek száma, nincs előjele (mindig pozitív szám: I, II, III). Az oxidációs szám egy elméleti töltés előjellel (+ vagy −), és lehet nulla is. Például N₂-ben a nitrogén vegyértéke III, de az oxidációs száma 0.
-
Helytelenül írják a jelet: a számot írják, majd a pluszt vagy mínuszt (2+ a +2 helyett).
Az oxidációs számnál a jelet a szám ELÉ és az elem vegyjele fölé írjuk: +2, −3, +6. A szám utáni jel (S²⁻) az iontöltésre vonatkozik, nem az oxidációs számra.
-
Azt hiszik, hogy az oxigén mindig −2, a hidrogén pedig mindig +1.
Ez majdnem mindig igaz, de vannak kivételek. Az oxigén peroxidokban (H₂O₂) −1, OF₂-ben pedig +2. A hidrogén fém-hidridekben (NaH, CaH₂) −1, mert a fém még elektropozitívabb.
-
Elfelejtik, hogy a molekulában az oxidációs számok összege nulla.
A molekula elektromosan semleges, ezért az (OSZ × atomok száma) összege minden elemnél mindig = 0. Ion esetén ez az összeg az ion töltésével egyenlő. Ez a fő egyenlet, amiből az ismeretlen oxidációs számot megtaláljuk.
-
Nem szorozzák meg az oxidációs számot az atomok számával.
Az összegegyenletben minden OSZ-t meg kell szorozni az indexszel (atomok száma). H₂SO₄-ben a hidrogén nem +1, hanem 2·(+1) = +2, az oxigén nem −2, hanem 4·(−2) = −8. Az index kihagyása a leggyakoribb számolási hiba.
Kérdések és válaszok
Miben különbözik az oxidációs szám a vegyértéktől?
A vegyérték az atom kémiai kötéseinek számát mutatja, és nincs előjele (római számokkal jelöljük: I, II, III). Az oxidációs szám egy atom elméleti töltése, van előjele (+ vagy −), és lehet nulla vagy tört is. Sok elemnél ezek az értékek abszolút értékben megegyeznek, de nem mindig: N₂ molekulában a nitrogén vegyértéke III, az oxidációs száma pedig 0.
Hogyan határozzuk meg egy elem maximális oxidációs számát?
A főcsoportbeli elem maximális (legnagyobb pozitív) oxidációs száma megegyezik a periódusos rendszerbeli csoportszámával. Például a kén a VI. csoportban +6, a nitrogén az V. csoportban +5, a klór a VII. csoportban +7. Ez oxigénnel alkotott vegyületekben nyilvánul meg. Kivételek: az oxigénnek és a fluornak nincs a csoportszámmal megegyező pozitív maximális OSZ-a.
Hogyan határozzuk meg a minimális oxidációs számot?
Nemfémeknél a minimális oxidációs szám a csoportszám mínusz 8. A kénnél ez 6 − 8 = −2 (H₂S-ben), a nitrogénnél 5 − 8 = −3 (NH₃-ban), a klórnál 7 − 8 = −1 (HCl-ben). A minimális OSZ hidrogénnel és fémekkel alkotott vegyületekben nyilvánul meg. Fémeknél a minimális oxidációs szám 0 (elemi állapotban).
Mekkora az oxidációs száma egy egyszerű anyagnak?
Bármely atom oxidációs száma elemi állapotban 0. Ez vonatkozik a fémekre (Fe, Cu, Na) és a nemfémekre (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄) is. Az ok egyszerű: ugyanazon elem atomjai egyformán vonzzák a közös elektronokat, ezért az elméleti töltés nulla.
Mindig −2 az oxigén oxidációs száma?
Majdnem mindig, de két kivétel van. Peroxidokban (H₂O₂, Na₂O₂) az oxigén oxidációs száma −1, mert az oxigénatomok egymáshoz kapcsolódnak. Fluorral alkotott vegyületben (OF₂) az oxigén +2, mivel a fluor még elektronegatívabb.
Lehet az oxidációs szám tört értékű?
Igen, de ez egy átlagos (formális) érték. Például Fe₃O₄-ben a vas átlagos oxidációs száma +8/3, mert a képletben +2 és +3 OSZ-ű atomok keverednek. Az iskolai tananyagban ritkán fordul elő – általában az oxidációs szám egész szám.
