物質の酸化数を計算する

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パート1/2：化学的規則に基づいた酸化数の割り当て
パート2/2：酸化数の規則なしで原子に番号を割り当てる
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化学では、「酸化」および「還元」という用語は、原子（または原子のグループ）がそれぞれ電子を失ったり、獲得したりする反応を意味します。酸化数は、化学者が置換できる電子の数と、与えられた反応物が反応中に酸化するか還元するかを制御するのを支援するために、原子（または原子のグループ）に割り当てられる番号です。原子に酸化数を割り当てるプロセスは、原子の電荷とそれらが含まれる分子の化学組成に応じて、非常に単純なものからより複雑なものまでさまざまです。物事をより複雑にするために、いくつかの原子は複数の酸化数を持つことができます。幸いなことに、酸化数の割り当ては、明確に定義されたわかりやすいルールによって管理されていますが、化学と代数の基本的な理解により、これらのルールの使用がはるかに簡単になります。

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パート1/2：化学的規則に基づいた酸化数の割り当て

問題の物質が元素であるかどうかを判断します。 遊離の非結合原子の酸化数は常に0です。これは、単一の原子で構成される原子と、元素形態が二原子または多原子である原子の両方に当てはまります。
- たとえば、Al_（s）とCl₂ どちらも化合物原子ではないため、酸化数は0です。
- 元素形態の硫黄Sに注意してください。₈ （八硫黄）は不規則ですが、酸化数も0です。
問題の物質がイオンであるかどうかを判断します。 イオンの酸化数は電荷と同じです。これは、結合していないイオンだけでなく、複合イオンの一部であるイオンにも当てはまります。
- たとえば、イオンClの酸化数は-1です。
- Clイオン まだ持っています 化合物NaClの一部である場合の酸化数は-1です。 Naイオンの電荷は定義上+1であるため、Clイオンの電荷は-1であることがわかり、酸化数は-1のままです。
金属イオンの場合、複数の酸化数が可能であることを覚えておくとよいでしょう。 多くの金属は複数の着陸を持つことができます。たとえば、金属鉄（Fe）は、電荷が+2または+3のイオンにすることができます。金属イオンの電荷（したがってそれらの酸化数）は、それらが一部である組成物中の他の原子の電荷に関連して、またはテキストとして書かれている場合は、ローマ数字の表記（文：「鉄（III）イオンは+3の電荷を持っています。」）。
- たとえば、アルミニウムイオンを含む化合物を詳しく見てみましょう。化合物AlCl₃ の電荷は0です。Clイオンの電荷は-1であり、3つのClイオンが化合物に存在することがわかっているため、Alイオンの電荷は+3である必要があります。これにより、すべてのイオンの電荷が加算されます。 0。したがって、Alの酸化数は+3です。
酸化数-2を酸素に割り当てます（例外を除く）。 に ほとんど すべての場合において、酸素原子の酸化数は-2です。このルールにはいくつかの例外があります。
- 酸素が元素状態にあるとき（O₂）の場合、酸化数は0に等しくなります。これは、すべての基本原子に当てはまります。
- 酸素が一部である場合 過酸化物、 その場合、酸化数は-1です。過酸化物は、酸素-酸素結合（または過酸化物アニオンO）を持つ化合物のクラスです。₂）。たとえば、分子Hでは₂O₂ （過酸化水素）、酸素の酸化数（および電荷）は-1です。また、酸素がスーパーオキシドの一部である場合、酸化数は-0.5です。
- 酸素がフッ素に結合している場合、酸化数は+2です。詳細については、以下のフルーアルールを参照してください。で（O₂F。₂）これは+1です。
水素に+1の酸化数を割り当てます（例外を除く）。 酸素と同様に、水素の酸化数は例外的な場合に依存します。一般に、水素の酸化数は+1です（元素形態のHを除く）。₂）。しかし、ハイブリッドと呼ばれる特殊な化合物の場合、水素の酸化数は-1です。
- たとえば、Hから₂ああ、酸素の電荷は-2であり、総電荷がゼロの化合物を作るには2 +1の電荷が必要なため、水素の酸化数は+1であることがわかっています。しかし、水素化ナトリウムという物質の場合、Naイオンの電荷は+1であるため、水素の酸化数は-1になり、化合物の総電荷を0にするために、水素の酸化数（したがって酸化数）は次のようになります。 -1。
フッ素常に -1の酸化数。 上に示したように、特定の元素の酸化数は、さまざまな要因（金属イオン、過酸化物中の酸素原子など）によって変化する可能性があります。一方、フッ素の酸化数は-1であり、変化することはありません。これは、フッ素が最も電気的に負の元素であるためです。つまり、フッ素は電子をあきらめたくない元素であり、他の原子から電子を引き継ぐ可能性が最も高い元素です。したがって、酸化数は変化しません。
化合物の酸化数は、化合物の電荷に等しくなります。 化合物のすべての原子の酸化数は、その化合物の電荷に等しくなります。たとえば、化合物に電荷がない場合、すべての酸化数の合計はゼロになります。化合物が-1の電荷を持つ多原子イオンである場合、追加される酸化数は-1である必要があります。
- これはあなたの答えを確認する良い方法です-化合物の合計された酸化数がその化合物の電荷と等しくない場合、あなたはあなたが間違いを犯したことを知っています。

パート2/2：酸化数の規則なしで原子に番号を割り当てる

酸化数の規則のない原子を見つけます。 一部の原子は、酸化数を見つけるための規則に従っていません。原子が上記の規則に準拠しておらず、その電荷が何であるかわからない場合（たとえば、原子がより大きな化合物の一部であり、個々の電荷が不明である場合）、その原子の酸化数は次のように求めることができます。除去。まず、化合物内の他のすべての原子の酸化が何であるかを決定します。次に、化合物の総電荷に基づいて、方程式の未知数の合計を解きます。
- たとえば、化合物Naでは₂そう₄、硫黄（S）の電荷は不明です。元素の形ではないため、0ではありませんが、私たちが知っているのはそれだけです。これは、この方法を適用して酸化数を代数的に決定するのに適した候補です。
化合物の他の元素の既知の酸化数を決定します。 酸化数の割り当て規則を使用して、化合物の他の原子が持つ酸化数を決定します。 O、Hなどの例外に注意してください。
- ナで₂そう₄、一連のルールに基づいて、Naイオンの電荷（したがって酸化数）は+1であり、酸素原子の酸化数は-2であることがわかっています。
各原子の数に酸化数を掛けます。 未知のものを除くすべての原子の酸化数がわかったので、これらの原子の一部が複数回発生する可能性があることを考慮する必要があります。各係数（化合物の原子記号の後に下付き文字で書かれている）に酸化数を掛けます。
- Naは₂そう₄、2つのNa原子と4つのO原子があることがわかっています。ここで、次の計算2×+ 1を実行して、Naの酸化数2を取得し、4×-2、Oの酸化数-8を乗算します。
結果を合計します。 これらの乗算の結果を加算すると、化合物の酸化数が得られます。なし未知の原子の酸化数を考慮に入れます。
- Naを使用した例では₂そう₄、-2を-8に加算して-6を取得します。
化合物の電荷に基づいて未知の酸化数を計算します。 これで、いくつかの単純な代数を使用して未知の酸化数を見つけるためのすべてのデータが得られました。前のステップの方程式と答えに加えて、化合物の電荷を使用します。言い換えると： （未知の酸化数の合計）+（知りたい未知の酸化数）=（化合物の電荷）。
- Naの例では₂そう₄、これを次のように解決します。
  - （既知の酸化数の合計）+（解きたい未知の酸化数）=（化合物の電荷）
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S =6。Sは酸化数を持っているか 6 ナで₂そう₄.

チップ

基本形の原子の酸化数は常に0です。1つの原子で構成されるイオンの酸化数は電荷と同じです。水素、リチウム、ナトリウムなどのグループ1Aの金属の酸化数は+1です。マグネシウムやカルシウムなどのグループ2Aの金属の酸化数は、+ 2です。水素と酸素の両方は、それらの結合に応じて、2つの異なる酸化数を持つことができます。
化合物では、すべての酸化数の合計は0に等しくなければなりません。2つの原子を持つイオンがある場合、酸化数の合計はイオンの電荷に等しくなければなりません。
周期表の読み方や、金属と非金属の場所を知ることは非常に役立ちます。