Oksidacijsko število je navidezni naboj atoma v spojini, izračunan ob predpostavki, da so vse vezi med atomi ionske. Prikazuje, koliko elektronov je atom oddal ali privlekel k sebi. Na tej strani najdeš razumljivo definicijo, vsa pravila za določanje oksidacijskega števila, tabelo stalnih vrednosti, korak za korakom opisan algoritem in interaktivni simulator, s katerim lahko takoj utrdiš svoje znanje.
Kaj je oksidacijsko število
Oksidacijsko število (OŠ) je navidezni naboj atoma v molekuli, ki bi ga imel, če bi vsi elektroni skupnih parov popolnoma prešli k bolj elektronegativnemu atomu. Preprosto povedano, to je »števec« elektronov: atom, ki oddaja elektrone, dobi pozitivno oksidacijsko število, tisti, ki jih privlači, pa negativno.
Oksidacijsko število vedno zapišemo s predznakom pred številom in ga postavimo nad simbol elementa: na primer, v vodi H₂O ima vodik +1, kisik pa −2. To ga razlikuje od naboja iona (S²⁻, Fe³⁺), kjer znak zapišemo za številom.
Oksidacijsko število je lahko pozitivno, negativno ali ničelno, pri mnogih elementih pa je spremenljivo — spreminja se od spojine do spojine. Prav zato ga je treba znati določiti in ga ni dovolj le pomniti.
Pravila za oksidacijsko število: tabela stalnih vrednosti
Za določanje oksidacijskega števila je treba poznati nekaj trdnih pravil. Nekateri elementi imajo stalno oksidacijsko število v vseh spojinah — njihove vrednosti so zbrane v spodnji tabeli. Z njimi začnemo določanje.
Poleg stalnih vrednosti veljajo tri glavna pravila:
- v elementarni snovi je oksidacijsko število vsakega atoma enako 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- vsota oksidacijskih števil vseh atomov v molekuli je enaka 0 — molekula je električno nevtralna;
- v ionu je vsota oksidacijskih števil enaka naboju iona (na primer, v SO₄²⁻ je vsota enaka −2).
| Element | Oksidacijsko število | Izjeme |
|---|---|---|
| Elementarna snov O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | ni izjem |
| Fluor F | −1 | vedno −1, drugih vrednosti nima |
| Kovine I. skupine Na, K, Li, Ag | +1 | stalno |
| Kovine II. skupine Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | stalno |
| Aluminij Al | +3 | stalno |
| Vodik H | +1 | −1 v hidridih kovin: NaH, CaH₂ |
| Kisik O | −2 | −1 v peroksidih (H₂O₂); +2 v OF₂ |
Kako določiti oksidacijsko število v spojini
Kadar je v formuli element s spremenljivim oksidacijskim številom (žveplo, dušik, klor, mangan, fosfor), ga določimo z enačbo. Algoritem je univerzalen: najprej določimo vse, kar zagotovo vemo, nato neznanko označimo z x in rešimo enačbo vsote. Pet korakov je opisanih spodaj.
0, nadaljnje računanje ni potrebno+1, kisik −2, fluor −1 — po zgornji tabeli0 za molekulo ali = naboju za ion+ ali −Najvišje in najnižje oksidacijsko število
Element ima najvišje in najnižje oksidacijsko število — to sta skrajni vrednosti, med katerimi ležijo vse ostale.
- Najvišje oksidacijsko število je običajno enako številki skupine v periodnem sistemu (za elemente glavnih skupin). Na primer, žveplo v VI. skupini → najvišje OŠ +6 (H₂SO₄), dušik v V. skupini → +5 (HNO₃), klor v VII. skupini → +7 (HClO₄). Pojavlja se v spojinah z bolj elektronegativnimi elementi — najpogosteje s kisikom.
- Najnižje oksidacijsko število za nekovine je enako številka skupine minus 8. Za žveplo je to 6 − 8 = −2 (H₂S), za dušik 5 − 8 = −3 (NH₃). Pojavlja se v spojinah z vodikom in kovinami.
Obstajajo izjeme: na primer, fluor nima najvišjega pozitivnega OŠ — je najbolj elektronegativen in ima vedno −1; pri kisiku se najvišje OŠ +2 pojavi le v OF₂.
Primeri določanja oksidacijskega števila
Primer 1. Žveplo v H₂SO₄
Naloga: določi oksidacijsko število žvepla v žveplovi(VI) kislini H₂SO₄.
1. korak. To ni elementarna snov — v formuli so trije elementi.
2. korak. Določimo stalna OŠ: vodik +1 (2 atoma), kisik −2 (4 atomi).
3. korak. Oksidacijsko število žvepla ni znano — označimo ga z x.
4. korak. Sestavimo enačbo (vsota vseh OŠ v molekuli = 0):
5. korak. Rešimo: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Odgovor: oksidacijsko število žvepla v H₂SO₄ je +6.
Primer 2. Mangan v KMnO₄
Naloga: določi oksidacijsko število mangana v kalijevem permanganatu KMnO₄.
1.–2. korak. Stalna OŠ: kalij (kovina I. skupine) +1, kisik −2 (4 atomi).
3. korak. Mangan je element s spremenljivim OŠ, označimo ga z x.
4. korak. Enačba vsote:
5. korak. Rešimo: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Odgovor: oksidacijsko število mangana je +7 — to je njegovo najvišje oksidacijsko število (Mn v VII. skupini).
Primer 3. Določanje po formuli oksida Fe₂O₃
Naloga: določi oksidacijsko število železa v oksidu Fe₂O₃.
1.–2. korak. Kisik ima vedno −2, atomov kisika je 3, torej je skupni prispevek kisika: \(3 \cdot (-2) = -6\).
3. korak. Oksidacijsko število železa označimo z x, atomov železa je 2.
4. korak. Enačba: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
5. korak. Rešimo: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Odgovor: oksidacijsko število železa je +3. Preverjanje: dva atoma po +3 data +6, trije atomi kisika dajo −6, vsota je 0 — pravilno.
Pogoste napake pri določanju oksidacijskega števila
-
Zamenjevanje oksidacijskega števila z valenco.
Valenca je število kemijskih vezi atoma, nima predznaka (vedno pozitivno število: I, II, III). Oksidacijsko število je navidezni naboj s predznakom (+ ali −) in je lahko ničelno. Na primer, v N₂ je valenca dušika III, oksidacijsko število pa 0.
-
Nepravilno zapisovanje predznaka: zapišejo številko in nato plus ali minus (2+ namesto +2).
Pri oksidacijskem številu se znak zapiše PRED številko in nad simbol elementa: +2, −3, +6. Zapis z znakom za številko (S²⁻) se nanaša na naboj iona, ne na oksidacijsko število.
-
Prepričanje, da ima kisik vedno −2, vodik pa vedno +1.
To deluje skoraj vedno, a obstajajo izjeme. Kisik v peroksidih (H₂O₂) ima OŠ −1, v OF₂ pa celo +2. Vodik v hidridih kovin (NaH, CaH₂) ima OŠ −1, ker je kovina še bolj elektropozitivna.
-
Pozabljanje, da je vsota oksidacijskih števil v molekuli enaka nič.
Molekula je električno nevtralna, zato je vsota (OŠ × število atomov) za vse elemente vedno = 0. Za ion je ta vsota enaka naboju iona. To je glavna enačba, iz katere določimo neznano oksidacijsko število.
-
Neupoštevanje števila atomov pri množenju oksidacijskega števila.
V enačbi vsote je treba vsako OŠ pomnožiti z indeksom (številom atomov). V H₂SO₄ vodik ne prispeva +1, temveč 2·(+1) = +2, kisik ne −2, temveč 4·(−2) = −8. Izpustitev indeksa je najpogostejša računska napaka.
Vprašanja in odgovori
V čem se oksidacijsko število razlikuje od valence?
Valenca prikazuje število kemijskih vezi atoma in nima predznaka (označujemo jo z rimskimi številkami: I, II, III). Oksidacijsko število je navidezni naboj atoma, ima znak (+ ali −) in je lahko ničelno ali ulomljeno. Pri mnogih elementih se ti vrednosti po absolutni vrednosti ujemata, vendar ne vedno: v molekuli N₂ je valenca dušika III, oksidacijsko število pa 0.
Kako določiti najvišje oksidacijsko število elementa?
Najvišje (maksimalno pozitivno) oksidacijsko število elementa glavne skupine je enako številki njegove skupine v periodnem sistemu. Na primer, žveplo v VI. skupini ima najvišje OŠ +6, dušik v V. skupini +5, klor v VII. skupini +7. Pojavlja se v spojinah s kisikom. Izjemi: kisik in fluor nimata najvišjega pozitivnega OŠ, ki bi bilo enako številki skupine.
Kako določiti najnižje oksidacijsko število?
Za nekovine je najnižje (minimalno) oksidacijsko število enako številka skupine minus 8. Za žveplo je to 6 − 8 = −2 (v H₂S), za dušik 5 − 8 = −3 (v NH₃), za klor 7 − 8 = −1 (v HCl). Najnižje OŠ se pojavi v spojinah z vodikom in kovinami. Pri kovinah je najnižje oksidacijsko število 0 (v elementarni snovi).
Kakšno oksidacijsko število ima elementarna snov?
Pri vsakem atomu v elementarni snovi je oksidacijsko število enako 0. To velja tako za kovine (Fe, Cu, Na) kot za nekovine (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). Razlog je preprost: atomi istega elementa enako močno privlačijo skupne elektrone, zato je navidezni naboj enak nič.
Ali ima kisik vedno oksidacijsko število −2?
Skoraj vedno, obstajata pa dve izjemi. V peroksidih (H₂O₂, Na₂O₂) je oksidacijsko število kisika −1, ker so atomi kisika povezani med seboj. V spojini s fluorom OF₂ ima kisik pozitivno OŠ +2, saj je fluor še bolj elektronegativen.
Ali je lahko oksidacijsko število ulomek?
Da, vendar je to povprečna (formalna) vrednost. Na primer, v Fe₃O₄ je povprečno oksidacijsko število železa +8/3, ker so v formuli pomešani atomi z OŠ +2 in +3. V šolskem programu se takšni primeri obravnavajo redko — običajno je oksidacijsko število celo število.
