Nombor pengoksidaan ialah cas hipotesis bagi sesuatu atom dalam sebatian, yang dikira dengan andaian bahawa semua ikatan antara atom adalah ionik. Ia menunjukkan berapa banyak elektron yang telah didermakan atau ditarik oleh sesuatu atom. Pada halaman ini, anda akan menemui definisi yang jelas, semua peraturan untuk menentukan nombor pengoksidaan, jadual nilai tetap, algoritma langkah demi langkah, dan jurulatih interaktif untuk mengukuhkan pemahaman anda.
Apakah itu nombor pengoksidaan
Nombor pengoksidaan (NP) ialah cas hipotesis bagi sesuatu atom dalam molekul, yang akan dimilikinya jika semua elektron dalam pasangan ikatan dipindahkan sepenuhnya kepada atom yang lebih elektronegatif. Secara ringkasnya, ia adalah 'pembilang' elektron: atom yang menderma elektron mendapat nombor pengoksidaan positif, manakala atom yang menarik elektron mendapat nombor pengoksidaan negatif.
Nombor pengoksidaan sentiasa ditulis dengan tanda sebelum nombor dan diletakkan di atas simbol unsur: contohnya, dalam air H₂O, hidrogen ialah +1, oksigen ialah −2. Ini membezakannya daripada cas ion (S²⁻, Fe³⁺), di mana tanda ditulis selepas nombor.
Nombor pengoksidaan boleh menjadi positif, negatif, atau sifar, dan bagi banyak unsur, ia berubah-ubah mengikut sebatian. Itulah sebabnya anda perlu tahu cara menentukannya, bukan sekadar menghafal.
Peraturan nombor pengoksidaan: jadual nilai tetap
Untuk menentukan nombor pengoksidaan, anda perlu mengetahui beberapa peraturan asas. Sesetengah unsur mempunyai nombor pengoksidaan tetap dalam semua sebatian — nilai-nilainya diringkaskan dalam jadual di bawah. Anda harus bermula dengan nilai-nilai ini.
Selain nilai tetap, terdapat tiga peraturan utama:
- dalam bahan unsur, nombor pengoksidaan mana-mana atom adalah 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- hasil tambah nombor pengoksidaan semua atom dalam molekul adalah 0 — molekul adalah neutral secara elektrik;
- dalam ion, hasil tambah nombor pengoksidaan adalah sama dengan cas ion (contohnya, dalam SO₄²⁻, hasil tambahnya ialah −2).
| Unsur | Nombor pengoksidaan | Pengecualian |
|---|---|---|
| Bahan unsur O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | tiada pengecualian |
| Fluorin F | −1 | sentiasa −1, tiada nilai lain |
| Logam Kumpulan I Na, K, Li, Ag | +1 | tetap |
| Logam Kumpulan II Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | tetap |
| Aluminium Al | +3 | tetap |
| Hidrogen H | +1 | −1 dalam hidrida logam: NaH, CaH₂ |
| Oksigen O | −2 | −1 dalam peroksida (H₂O₂); +2 dalam OF₂ |
Cara menentukan nombor pengoksidaan dalam sebatian
Apabila formula mengandungi unsur dengan nombor pengoksidaan berubah-ubah (sulfur, nitrogen, klorin, mangan, fosforus), ia dicari melalui persamaan. Algoritma ini universal: pertama, letakkan semua nilai yang pasti, kemudian tandakan nilai yang tidak diketahui sebagai x dan selesaikan persamaan hasil tambah. Lima langkah di bawah.
0, tidak perlu dikira lagi+1, oksigen −2, fluorin −1 — rujuk jadual di atas0 untuk molekul atau = cas untuk ion+ atau −Nombor pengoksidaan tertinggi dan terendah
Setiap unsur mempunyai nombor pengoksidaan tertinggi dan terendah — nilai ekstrem yang merangkumi semua nilai lain.
- Nombor pengoksidaan tertinggi biasanya sama dengan nombor kumpulan dalam Jadual Berkala (bagi unsur kumpulan utama). Contohnya, sulfur dalam Kumpulan VI → NP tertinggi +6 (H₂SO₄), nitrogen dalam Kumpulan V → +5 (HNO₃), klorin dalam Kumpulan VII → +7 (HClO₄). Ia muncul dalam sebatian dengan unsur yang lebih elektronegatif — selalunya dengan oksigen.
- Nombor pengoksidaan terendah bagi bukan logam adalah sama dengan nombor kumpulan tolak 8. Bagi sulfur, ini ialah 6 − 8 = −2 (H₂S), bagi nitrogen 5 − 8 = −3 (NH₃). Ia muncul dalam sebatian dengan hidrogen dan logam.
Terdapat pengecualian: contohnya, fluorin tidak mempunyai NP positif tertinggi — ia adalah yang paling elektronegatif dan sentiasa −1; bagi oksigen, NP tertinggi +2 hanya ditemui dalam OF₂.
Contoh penentuan nombor pengoksidaan
Contoh 1. Sulfur dalam H₂SO₄
Tugasan: tentukan nombor pengoksidaan sulfur dalam asid sulfurik H₂SO₄.
Langkah 1. Ini bukan bahan unsur — formula mengandungi tiga unsur.
Langkah 2. Letakkan NP tetap: hidrogen +1 (2 atom), oksigen −2 (4 atom).
Langkah 3. Nombor pengoksidaan sulfur tidak diketahui — tandakan sebagai x.
Langkah 4. Bina persamaan (hasil tambah semua NP dalam molekul = 0):
Langkah 5. Selesaikan: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Jawapan: nombor pengoksidaan sulfur dalam H₂SO₄ ialah +6.
Contoh 2. Mangan dalam KMnO₄
Tugasan: tentukan nombor pengoksidaan mangan dalam kalium permanganat KMnO₄.
Langkah 1–2. NP tetap: kalium (logam Kumpulan I) +1, oksigen −2 (4 atom).
Langkah 3. Mangan — unsur dengan NP berubah-ubah, tandakan sebagai x.
Langkah 4. Persamaan hasil tambah:
Langkah 5. Selesaikan: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Jawapan: nombor pengoksidaan mangan ialah +7 — ini adalah nombor pengoksidaan tertingginya (Mn dalam Kumpulan VII).
Contoh 3. Penentuan melalui formula oksida Fe₂O₃
Tugasan: tentukan nombor pengoksidaan besi dalam oksida Fe₂O₃.
Langkah 1–2. Oksigen sentiasa −2, atom oksigen ada 3, jadi sumbangan oksigen: \(3 \cdot (-2) = -6\).
Langkah 3. Nombor pengoksidaan besi tandakan sebagai x, atom besi ada 2.
Langkah 4. Persamaan: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
Langkah 5. Selesaikan: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Jawapan: nombor pengoksidaan besi ialah +3. Semakan: dua atom dengan +3 memberi +6, tiga atom oksigen memberi −6, hasil tambah 0 — betul.
Kesilapan lazim dalam menentukan nombor pengoksidaan
-
Keliru antara nombor pengoksidaan dengan valensi.
Valensi ialah bilangan ikatan kimia sesuatu atom, ia tidak mempunyai tanda (sentiasa nombor positif: I, II, III). Nombor pengoksidaan ialah cas hipotesis dengan tanda (+ atau −) dan boleh menjadi sifar. Contohnya, dalam N₂ valensi nitrogen ialah III, tetapi nombor pengoksidaan ialah 0.
-
Meletakkan tanda dengan salah: menulis nombor dahulu, kemudian tambah atau tolak (2+ bukannya +2).
Bagi nombor pengoksidaan, tanda diletakkan SEBELUM nombor dan di atas simbol unsur: +2, −3, +6. Penulisan dengan tanda selepas nombor (S²⁻) merujuk kepada cas ion, bukan nombor pengoksidaan.
-
Menganggap oksigen sentiasa −2, dan hidrogen sentiasa +1.
Ini berfungsi hampir setiap masa, tetapi terdapat pengecualian. Oksigen dalam peroksida (H₂O₂) mempunyai NP −1, dan dalam OF₂ malah +2. Hidrogen dalam hidrida logam (NaH, CaH₂) mempunyai NP −1, kerana logam lebih elektropositif.
-
Lupa bahawa hasil tambah nombor pengoksidaan dalam molekul adalah sifar.
Molekul adalah neutral secara elektrik, jadi hasil tambah (NP × bilangan atom) bagi semua unsur sentiasa = 0. Bagi ion, hasil tambah ini adalah sama dengan cas ion. Ini adalah persamaan utama untuk mencari nombor pengoksidaan yang tidak diketahui.
-
Tidak mendarabkan nombor pengoksidaan dengan bilangan atom unsur.
Dalam persamaan hasil tambah, setiap NP perlu didarabkan dengan indeks (bilangan atom). Dalam H₂SO₄, hidrogen memberi bukan +1, tetapi 2·(+1) = +2, oksigen bukan −2, tetapi 4·(−2) = −8. Mengabaikan indeks adalah kesilapan aritmetik yang paling kerap berlaku.
Soalan dan jawapan
Apakah perbezaan antara nombor pengoksidaan dengan valensi?
Valensi menunjukkan bilangan ikatan kimia sesuatu atom dan tidak mempunyai tanda (ia ditandakan dengan angka Roman: I, II, III). Nombor pengoksidaan ialah cas hipotesis atom, ia mempunyai tanda (+ atau −) dan boleh menjadi sifar atau pecahan. Bagi banyak unsur, nilai-nilai ini sama dari segi magnitud, tetapi tidak selalu: dalam molekul N₂ valensi nitrogen ialah III, manakala nombor pengoksidaan ialah 0.
Bagaimana menentukan nombor pengoksidaan tertinggi sesuatu unsur?
Nombor pengoksidaan tertinggi (positif maksimum) bagi unsur kumpulan utama adalah sama dengan nombor kumpulannya dalam Jadual Berkala. Contohnya, sulfur dalam Kumpulan VI mempunyai NP tertinggi +6, nitrogen dalam Kumpulan V — +5, klorin dalam Kumpulan VII — +7. Ia muncul dalam sebatian dengan oksigen. Pengecualian: oksigen dan fluorin tidak mempunyai NP positif tertinggi yang sama dengan nombor kumpulan.
Bagaimana menentukan nombor pengoksidaan terendah?
Bagi bukan logam, nombor pengoksidaan terendah (minimum) adalah sama dengan nombor kumpulan tolak 8. Bagi sulfur, ini ialah 6 − 8 = −2 (dalam H₂S), bagi nitrogen 5 − 8 = −3 (dalam NH₃), bagi klorin 7 − 8 = −1 (dalam HCl). NP terendah muncul dalam sebatian dengan hidrogen dan logam. Bagi logam, nombor pengoksidaan terendah ialah 0 (dalam bahan unsur).
Apakah nombor pengoksidaan bagi bahan unsur?
Bagi mana-mana atom dalam bahan unsur, nombor pengoksidaan adalah 0. Ini terpakai kepada logam (Fe, Cu, Na) dan bukan logam (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). Sebabnya mudah: atom unsur yang sama menarik elektron bersama secara sama rata, jadi cas hipotesis adalah sifar.
Adakah oksigen sentiasa mempunyai nombor pengoksidaan −2?
Hampir sentiasa, tetapi terdapat dua pengecualian. Dalam peroksida (H₂O₂, Na₂O₂), nombor pengoksidaan oksigen ialah −1, kerana atom oksigen terikat antara satu sama lain. Dalam sebatian dengan fluorin OF₂, oksigen mempunyai NP positif +2, kerana fluorin lebih elektronegatif.
Bolehkah nombor pengoksidaan menjadi pecahan?
Ya, tetapi ini adalah nilai purata (formal). Contohnya, dalam Fe₃O₄, nombor pengoksidaan purata besi ialah +8/3, kerana formula tersebut mencampurkan atom dengan NP +2 dan +3. Dalam kurikulum sekolah, kes sedemikian jarang dibincangkan — biasanya nombor pengoksidaan adalah integer.
