Oxidačné číslo je formálny náboj atómu v zlúčenine, vypočítaný za predpokladu, že všetky väzby medzi atómami sú iónové. Ukazuje, koľko elektrónov atóm odovzdal alebo prijal. Na tejto stránke nájdeš zrozumiteľnú definíciu, všetky pravidlá určovania oxidačných čísel, tabuľku stálych hodnôt, postupný algoritmus a interaktívny trenažér, na ktorom si tému ihneď upevníš.
Čo je to oxidačné číslo
Oxidačné číslo (OČ) je formálny náboj atómu v molekule, ktorý by mal, ak by sa všetky elektróny spoločných väzieb úplne presunuli k elektronegatívnejšiemu atómu. Jednoducho povedané, je to „počítač“ elektrónov: atóm, ktorý odovzdáva elektróny, získava kladné oxidačné číslo, a ten, ktorý ich priťahuje, záporné.
Oxidačné číslo sa vždy zapisuje so znamienkom pred číslom a píše sa nad symbol prvku: napríklad vo vode H₂O má vodík +1, kyslík −2. To ho odlišuje od náboja iónu (S²⁻, Fe³⁺), kde sa znamienko píše za číslo.
Oxidačné číslo môže byť kladné, záporné alebo nulové a u mnohých prvkov je premenlivé — mení sa od zlúčeniny k zlúčenine. Práve preto je potrebné vedieť ho určiť, a nie si ho len pamätať.
Pravidlá oxidačných čísel: tabuľka stálych hodnôt
Aby si určil oxidačné číslo, musíš poznať niekoľko pevných pravidiel. Časť prvkov má stále oxidačné číslo v akýchkoľvek zlúčeninách — ich hodnoty sú zhrnuté v tabuľke nižšie. Práve nimi sa začína určovanie.
Okrem stálych hodnôt platia tri hlavné pravidlá:
- v prvku (jednoduchá látka) je oxidačné číslo každého atómu rovné 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- súčet oxidačných čísel všetkých atómov v molekule je 0 — molekula je elektroneutrálna;
- v ióne je súčet oxidačných čísel rovný náboju iónu (napríklad v SO₄²⁻ je súčet rovný −2).
| Prvok | Oxidačné číslo | Výnimky |
|---|---|---|
| Prvok (jednoduchá látka) O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | žiadne výnimky |
| Fluór F | −1 | vždy −1, iné hodnoty neexistujú |
| Kovy I. skupiny Na, K, Li, Ag | +1 | stále |
| Kovy II. skupiny Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | stále |
| Hliník Al | +3 | stále |
| Vodík H | +1 | −1 v hydridoch kovov: NaH, CaH₂ |
| Kyslík O | −2 | −1 v peroxidoch (H₂O₂); +2 v OF₂ |
Ako určiť oxidačné číslo v zlúčenine
Keď je vo vzorci prvok s premenlivým oxidačným číslom (síra, dusík, chlór, mangán, fosfor), nájdeme ho pomocou rovnice. Algoritmus je univerzálny: najprv určíme všetko, čo vieme s istotou, potom neznámu označíme ako x a vyriešime rovnicu súčtu. Päť krokov nájdeš nižšie.
0, ďalej netreba počítať+1, kyslík −2, fluór −1 — podľa tabuľky vyššie0 pre molekulu alebo = náboju pre ión+ alebo −Najvyššie a najnižšie oxidačné číslo
Prvok má najvyššie a najnižšie oxidačné číslo — krajné hodnoty, medzi ktorými ležia všetky ostatné.
- Najvyššie oxidačné číslo sa zvyčajne rovná číslu skupiny v Periodickej tabuľke (pre prvky hlavných podskupín). Napríklad síra v VI. skupine → najvyššie OČ +6 (H₂SO₄), dusík v V. skupine → +5 (HNO₃), chlór v VII. skupine → +7 (HClO₄). Prejavuje sa v zlúčeninách s elektronegatívnejšími prvkami — najčastejšie s kyslíkom.
- Najnižšie oxidačné číslo pre nekovy sa rovná číslo skupiny mínus 8. Pre síru je to 6 − 8 = −2 (H₂S), pre dusík 5 − 8 = −3 (NH₃). Prejavuje sa v zlúčeninách s vodíkom a kovmi.
Existujú výnimky: napríklad fluór nemá najvyššie kladné OČ — je najelektronegatívnejší a má vždy −1; u kyslíka sa najvyššie OČ +2 vyskytuje len v OF₂.
Príklady určovania oxidačných čísel
Príklad 1. Síra v H₂SO₄
Úloha: určiť oxidačné číslo síry v kyseline sírovej H₂SO₄.
Krok 1. Nie je to prvok — vo vzorci sú tri prvky.
Krok 2. Určíme stále OČ: vodík +1 (2 atómy), kyslík −2 (4 atómy).
Krok 3. Oxidačné číslo síry je neznáme — označíme ho ako x.
Krok 4. Zostavíme rovnicu (súčet všetkých OČ v molekule = 0):
Krok 5. Vyriešime: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Odpoveď: oxidačné číslo síry v H₂SO₄ je +6.
Príklad 2. Mangán v KMnO₄
Úloha: určiť oxidačné číslo mangánu v manganistane draselnom KMnO₄.
Krok 1–2. Stále OČ: draslík (kov I. skupiny) +1, kyslík −2 (4 atómy).
Krok 3. Mangán je prvok s premenlivým OČ, označíme ako x.
Krok 4. Rovnica súčtu:
Krok 5. Vyriešime: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Odpoveď: oxidačné číslo mangánu je +7 — je to jeho najvyššie oxidačné číslo (Mn v VII. skupine).
Príklad 3. Určenie podľa vzorca oxidu Fe₂O₃
Úloha: určiť oxidačné číslo železa v oxide Fe₂O₃.
Krok 1–2. Kyslík má vždy −2, atómov kyslíka sú 3, teda celkový príspevok kyslíka: \(3 \cdot (-2) = -6\).
Krok 3. Oxidačné číslo železa označíme ako x, atómov železa sú 2.
Krok 4. Rovnica: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
Krok 5. Vyriešime: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Odpoveď: oxidačné číslo železa je +3. Kontrola: dva atómy po +3 dávajú +6, tri atómy kyslíka dávajú −6, súčet je 0 — správne.
Časté chyby pri určovaní oxidačných čísel
-
Zamieňajú si oxidačné číslo s väzbovosťou.
Väzbovosť je počet chemických väzieb atómu, nemá znamienko (vždy kladné číslo: I, II, III). Oxidačné číslo je formálny náboj so znamienkom (+ alebo −) a môže byť nulové. Napríklad v N₂ je väzbovosť dusíka III, ale oxidačné číslo je 0.
-
Nesprávne píšu znamienko: napíšu číslo a potom plus alebo mínus (2+ namiesto +2).
Pri oxidačnom čísle sa znamienko píše PRED číslo a nad symbol prvku: +2, −3, +6. Zápis so znamienkom za číslom (S²⁻) patrí k náboju iónu, nie k oxidačnému číslu.
-
Myslia si, že kyslík má vždy −2 a vodík vždy +1.
Funguje to takmer vždy, ale existujú výnimky. Kyslík v peroxidoch (H₂O₂) má OČ −1, a v OF₂ dokonca +2. Vodík v hydridoch kovov (NaH, CaH₂) má OČ −1, pretože kov je ešte elektropozitívnejší.
-
Zabúdajú, že súčet oxidačných čísel v molekule je nula.
Molekula je elektroneutrálna, preto súčet (OČ × počet atómov) všetkých prvkov je vždy = 0. Pre ión je tento súčet rovný náboju iónu. Toto je hlavná rovnica, z ktorej sa určuje neznáme oxidačné číslo.
-
Nenásobia oxidačné číslo počtom atómov prvku.
V rovnici súčtu treba každé OČ vynásobiť indexom (počtom atómov). V H₂SO₄ vodík nedáva +1, ale 2·(+1) = +2, kyslík nedáva −2, ale 4·(−2) = −8. Vynechanie indexu je najčastejšia aritmetická chyba.
Otázky a odpovede
V čom sa líši oxidačné číslo od väzbovosti?
Väzbovosť ukazuje počet chemických väzieb atómu a nemá znamienko (označuje sa rímskymi číslicami: I, II, III). Oxidačné číslo je formálny náboj atómu, má znamienko (+ alebo −) a môže byť nulové alebo zlomkové. U mnohých prvkov sa tieto hodnoty zhodujú v absolútnej hodnote, ale nie vždy: v molekule N₂ je väzbovosť dusíka III, ale oxidačné číslo je 0.
Ako určiť najvyššie oxidačné číslo prvku?
Najvyššie (maximálne kladné) oxidačné číslo prvku hlavnej podskupiny sa rovná číslu jeho skupiny v Periodickej tabuľke. Napríklad síra v VI. skupine má najvyššie OČ +6, dusík v V. skupine +5, chlór v VII. skupine +7. Prejavuje sa v zlúčeninách s kyslíkom. Výnimky: kyslík a fluór nemajú najvyššie kladné OČ rovné číslu skupiny.
Ako určiť najnižšie oxidačné číslo?
Pre nekovy sa najnižšie (minimálne) oxidačné číslo rovná číslo skupiny mínus 8. Pre síru je to 6 − 8 = −2 (v H₂S), pre dusík 5 − 8 = −3 (v NH₃), pre chlór 7 − 8 = −1 (v HCl). Najnižšie OČ sa prejavuje v zlúčeninách s vodíkom a kovmi. U kovov je najnižšie oxidačné číslo 0 (v prvku).
Aké je oxidačné číslo prvku (jednoduchej látky)?
U každého atómu v prvku je oxidačné číslo rovné 0. Týka sa to kovov (Fe, Cu, Na) aj nekovov (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). Dôvod je jednoduchý: atómy jedného prvku priťahujú spoločné elektróny rovnako, preto je formálny náboj rovný nule.
Má kyslík vždy oxidačné číslo −2?
Takmer vždy, ale existujú dve výnimky. V peroxidoch (H₂O₂, Na₂O₂) je oxidačné číslo kyslíka −1, pretože atómy kyslíka sú spojené navzájom. V zlúčenine s fluórom OF₂ má kyslík kladné OČ +2, pretože fluór je ešte elektronegatívnejší.
Môže byť oxidačné číslo zlomkové?
Áno, ale je to priemerná (formálna) hodnota. Napríklad v Fe₃O₄ je priemerné oxidačné číslo železa +8/3, pretože vo vzorci sú zmiešané atómy s OČ +2 a +3. V školskom učive sa takéto prípady rozoberajú zriedkavo — zvyčajne je oxidačné číslo celé číslo.
