เลขออกซิเดชัน: แนวคิดวิธีเอาออกและตัวอย่าง - เคมี - 2026

เลขออกซิเดชันเรียกว่ายังมีสถานะออกซิเดชันเป็นหนึ่งที่อธิบายถึงกำไรหรือขาดทุนของอิเล็กตรอนในอะตอมสมมติว่าสารประกอบซึ่งมันเป็นส่วนหนึ่งมีตัวละครที่อิออนได้อย่างหมดจด ดังนั้นเมื่อพูดถึงเลขออกซิเดชันจึงถือว่าอะตอมทั้งหมดถูกพบว่าเป็นไอออนที่ทำปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิต

แม้ว่าภาพจริงจะซับซ้อนกว่าการมีไอออนอยู่ทุกหนทุกแห่ง แต่เลขออกซิเดชันมีประโยชน์มากสำหรับการตีความปฏิกิริยาการลดออกไซด์ (รีดอกซ์) การเปลี่ยนตัวเลขเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าสปีชีส์ใดถูกออกซิไดซ์หรือสูญเสียอิเล็กตรอนหรือถ้าอิเล็กตรอนลดลงหรือได้รับ

ชั้นออกไซด์ที่หุ้มเครื่องประดับเหล็กและรูปปั้นนั้นประกอบขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของแอนไอออนซึ่งออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -2 ที่มา: Dracénois

ประจุไอออนิกของ monatomic ion ตรงกับเลขออกซิเดชัน ตัวอย่างเช่นแอนไอออนออกไซด์ O ^2-ซึ่งมีอยู่มากที่สุดชนิดหนึ่งที่พบในแร่ธาตุนับไม่ถ้วนมีเลขออกซิเดชันเป็น -2 สิ่งนี้ตีความได้ดังนี้มันมีอิเล็กตรอนพิเศษสองตัวเมื่อเทียบกับอะตอมของออกซิเจนในสถานะพื้น O

เลขออกซิเดชันคำนวณได้ง่ายจากสูตรโมเลกุลและมักจะมีประโยชน์และเกี่ยวข้องมากกว่าเมื่อพูดถึงสารประกอบอนินทรีย์ที่บรรจุไอออน ในขณะเดียวกันในเคมีอินทรีย์ไม่มีความสำคัญเท่ากันเนื่องจากพันธะเกือบทั้งหมดเป็นโควาเลนต์เป็นหลัก

จะได้เลขออกซิเดชันได้อย่างไร?

ความเป็นกลางทางไฟฟ้า

ผลรวมของประจุไอออนิกในสารประกอบต้องเท่ากับศูนย์เพื่อให้เป็นกลาง ไอออนเท่านั้นที่มีประจุบวกหรือลบได้

ดังนั้นจึงสันนิษฐานได้ว่าผลรวมของเลขออกซิเดชันจะต้องเท่ากับศูนย์ด้วย เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้และทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์บางอย่างเราสามารถแยกหรือกำหนดหมายเลขออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบใดก็ได้

Valencias

วาเลนเซไม่น่าเชื่อถือในการกำหนดเลขออกซิเดชันของอะตอมแม้ว่าจะมีข้อยกเว้นหลายประการ ตัวอย่างเช่นองค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่ม 1 โลหะอัลคาไลมีความจุเป็น 1 ดังนั้นจึงมีเลขออกซิเดชันคงที่เท่ากับ +1 สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ ซึ่งอยู่ในกลุ่ม 2 ที่มีเลขออกซิเดชันเป็น +2

โปรดทราบว่าเลขออกซิเดชันบวกจะนำหน้าด้วยสัญลักษณ์ '+' เสมอ: +1, +2, +3 เป็นต้น และในทำนองเดียวกันค่าลบ: -1, -2, -3 ฯลฯ

กฎทั่วไป

มีกฎทั่วไปบางประการที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อกำหนดเลขออกซิเดชัน:

- เลขออกซิเดชันของออกซิเจนและกำมะถันคือ -2: O ^2-และ S ^2-

- องค์ประกอบบริสุทธิ์มีเลขออกซิเดชันเป็น 0: Fe ⁰ , P ₄ ⁰ , S ₈ ⁰

- อะตอมของไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับว่ามันถูกผูกมัดกับใครมีเลขออกซิเดชัน +1 (H ⁺ ) หรือ -1 (H ^- )

- ฮาโลเจนตราบเท่าที่พวกมันไม่ถูกผูกไว้กับออกซิเจนหรือฟลูออรีนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1: F ^- , Cl ^- , Br ^-และ I ^-

- สำหรับไอออนพอลิอะตอมเช่น OH ^-ผลรวมของเลขออกซิเดชันไม่ควรเท่ากับศูนย์ แต่เป็นประจุของไอออนซึ่งจะเป็น -1 สำหรับ OH ^- (O ^2- H ⁺ ) ^-

- โลหะในสภาวะปกติมีเลขออกซิเดชันเป็นบวก

การคำนวณทางคณิตศาสตร์

สมมติว่าเรามีสารประกอบ PbCO 3 หากเราระบุประจุลบคาร์บอเนต CO ₃ ^2-การคำนวณเลขออกซิเดชันทั้งหมดจะทำได้ง่าย เราเริ่มต้นด้วยคาร์บอเนตเดียวกันโดยรู้ว่าเลขออกซิเดชันของออกซิเจนคือ -2:

(C ^x O ₃ ^2- ) ^2-

ผลรวมของเลขออกซิเดชันต้องเท่ากับ -2:

x + 3 (-2) = -2

x -6 = -2

x = +4

ดังนั้นเลขออกซิเดชันของคาร์บอนคือ +4:

(C ^{4 +} O ₃ ² ) ^2-

ตอนนี้PbCO ₃จะมีลักษณะดังนี้:

Pb ^z C ⁴⁺ O ₃ ^2-

อีกครั้งเราเพิ่มเลขออกซิเดชันเพื่อให้เท่ากับศูนย์:

z + 4 - 6 = 0

z = +2

ดังนั้นตะกั่วมีเลขออกซิเดชันของ 2 จึงสันนิษฐานว่ามันมีอยู่เป็น Pb ²⁺ไอออนบวก ที่จริงแล้วมันไม่จำเป็นต้องทำการคำนวณนี้ด้วยซ้ำเพราะรู้ว่าคาร์บอเนตมีประจุ -2 ตะกั่วการตอบโต้ของมันจะต้องมีประจุ +2 เพื่อให้มีความเป็นกลางของอิเล็กโทร

ตัวอย่าง

ตัวอย่างบางส่วนของเลขออกซิเดชันของธาตุต่างๆในสารประกอบต่างๆจะถูกกล่าวถึงด้านล่าง

ออกซิเจน

ออกไซด์ของโลหะทั้งหมดมีออกซิเจนเป็น O ^2- : CaO, FeO, Cr ₂ O ₃ , BeO, Al ₂ O ₃ , PbO ₂เป็นต้น อย่างไรก็ตามในไอออนเปอร์ออกไซด์ O ₂ ^2-แต่ละอะตอมของออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 ในทำนองเดียวกันในไอออนของซูเปอร์ออกไซด์ O ₂ ^-แต่ละอะตอมของออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น -1/2

ในทางกลับกันเมื่อออกซิเจนจับกับฟลูออรีนจะได้เลขออกซิเดชันเป็นบวก ตัวอย่างเช่นในออกซิเจนไดฟลูออไรด์ OF ₂ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็นบวก ที่? เมื่อรู้ว่าฟลูออรีนคือ -1 เรามี:

O ^x F ₂ ^-1

x + 2 (-1) = 0

x -2 = 0

x = +2

ดังนั้นออกซิเจนจึงมีเลขออกซิเดชันเป็น +2 (O ²⁺ ) เป็น₂ (O ²⁺ F ₂ ^- )

ไนโตรเจน

เลขออกซิเดชันหลักของไนโตรเจนคือ -3 (N ^3- H ₃ ⁺¹ ), +3 (N ³⁺ F ₃ ^- ) และ +5 (N ₂ ⁵⁺ O ₅ ^2- )

คลอรีน

หนึ่งในเลขออกซิเดชันหลักของคลอรีนคือ -1 แต่ทุกอย่างจะเปลี่ยนไปเมื่อรวมกับออกซิเจนไนโตรเจนหรือฟลูออรีนองค์ประกอบที่เป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นจะได้รับเลขออกซิเดชันเป็นบวกเช่น +1 (N ^3- Cl ₃ ⁺ , Cl ⁺ F ^- , Cl ₂ ⁺ O ^2- ), +2, +3 (ClO ₂ ^- ), +4, +5 (ClO ₂ ⁺ ), +6 และ +7 (Cl ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- )

โพแทสเซียม

โพแทสเซียมในสารประกอบทั้งหมดมีเลขออกซิเดชัน +1 (K ⁺ ) เว้นแต่จะเป็นเงื่อนไขที่พิเศษมากซึ่งสามารถรับเลขออกซิเดชันเป็น -1 (K ^- )

กำมะถัน

กรณีของกำมะถันคล้ายกับคลอรีน: มีเลขออกซิเดชัน -2 ตราบเท่าที่ไม่รวมตัวกับออกซิเจนฟลูออรีนไนโตรเจนหรือคลอรีนเดียวกัน ตัวอย่างเช่นเลขออกซิเดชันอื่น ๆ ของคุณ ได้แก่ -1, +1 (S ₂ ⁺¹ Cl ₂ ^- ), +2 (S ²⁺ Cl ₂ ^- ), +3 (S ₂ O ₄ ^2- ), +4 ( S ⁴⁺ O ₂ ^2- ), +5 และ +6 (S ⁶⁺ O ₃ ^2- )

คาร์บอน

สถานะออกซิเดชันหลักของคาร์บอนคือ -4 (C ^4- H ₄ ⁺ ) และ +4 (C ⁴⁺ O ₂ ^2- ) นี่คือจุดที่เราเริ่มเห็นความล้มเหลวของแนวคิดนี้ ทั้งในมีเทน CH ₄หรือในคาร์บอนไดออกไซด์ CO ₂เรามีคาร์บอนเป็นไอออน C ^4-หรือ C ⁴⁺ตามลำดับ แต่จะสร้างพันธะโควาเลนต์

เลขออกซิเดชันอื่น ๆ ของคาร์บอนเช่น -3, -2, -1 และ 0 พบได้ในสูตรโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์บางชนิด อย่างไรก็ตามและอีกครั้งมันไม่ถูกต้องอย่างยิ่งที่จะถือว่าประจุไอออนิกในอะตอมของคาร์บอน

การจับคู่

และสุดท้ายเลขออกซิเดชันหลักของฟอสฟอรัสคือ -3 (Ca ₃ ²⁺ P ₂ ^3- ), +3 (H ₃ ⁺ P ³⁺ O ₃ ^2- ) และ +5 (P ₂ ⁵⁺ O ₅ ^2- ).

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
3. คลาร์กเจ. (2018). Oxidation States (เลขออกซิเดชัน) สืบค้นจาก: chemguide.co.uk
4. วิกิพีเดีย (2020) สถานะออกซิเดชั่น สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. ดร. คริสตี้เอ็มเบลีย์ (เอสเอฟ) การกำหนดเลขออกซิเดชัน กู้คืนจาก: occc.edu