Comment trouver les nombres d'oxydation

En chimie, les termes "oxydation" et "réduction" se réfèrent à des réactions dans lesquelles un atome (ou un groupe d'atomes) perd ou gagne des électrons, respectivement. Les nombres d'oxydation sont des nombres attribués aux atomes (ou aux groupes d'atomes) qui aident les chimistes à déterminer combien d'électrons sont disponibles pour le transfert et si les réactifs donnés sont oxydés ou réduits dans une réaction. Le processus d'attribution des nombres d'oxydation aux atomes peut être extrêmement simple ou assez complexe, en fonction de la charge des atomes et de la composition chimique des molécules dont ils font partie. Pour compliquer les choses, certains atomes peuvent avoir plusieurs nombres d'oxydation. Heureusement, l'attribution des nombres d'oxydation est régie par des règles bien définies et faciles à suivre, bien que la connaissance de la chimie de base et de l'algèbre facilitera grandement la navigation dans ces règles.

Première partie de deux:
Attribution des numéros d'oxydation en fonction des règles chimiques

1. 1 Déterminer si la substance en question est élémentaire. Les atomes élémentaires libres et non combinés ont toujours un nombre d'oxydation de 0. Ceci est vrai à la fois pour les atomes dont la forme élémentaire est composée d'un seul atome, ainsi que pour les atomes dont la forme élémentaire est diatomique ou polyatomique.
   • Par exemple, Al_(s) et Cl₂ les deux ont un nombre d'oxydation de 0 car ils sont dans leurs formes élémentaires non combinées.
   • Notez que la forme élémentaire du soufre, S₈, ou octasulfur, bien qu'irrégulier, a également un nombre d'oxydation de 0.
2. 2 Déterminer si la substance en question est un ion. Les ions ont un nombre d'oxydation égal à leur charge. Cela est vrai à la fois pour les ions qui ne sont liés à aucun autre élément et pour les ions faisant partie d'un composé ionique.
   • Par exemple, l'ion Cl^- a un nombre d'oxydation de -1.
   • Le clion encore a un nombre d'oxydation de -1 quand il fait partie du composé NaCl. Parce que l'ion Na, par définition, a une charge de +1, nous savons que l'ion Cl a une charge de -1, donc son nombre d'oxydation est toujours -1.
3. 3 Pour les ions métalliques, sachez que plusieurs nombres d'oxydation sont possibles. De nombreux éléments métalliques peuvent avoir plus d'une charge. Par exemple, le fer métallique (Fe) peut être un ion avec une charge de +2 ou +3.^[1] Les charges d'ions métalliques (et donc les nombres d'oxydation) peuvent être déterminées soit par rapport aux charges des autres atomes du composé dont ils font partie, soit par écrit en chiffres romains (comme dans la phrase "Le le fer (III) a une charge de +3 ".
   • Par exemple, examinons un composé contenant l'ion aluminium métallique. Le composé AlCl₃ a une charge globale de 0. Parce que nous savons que Cl^- les ions ont une charge de -1 et il y a 3 Cl^- les ions dans le composé, l'ion Al doit avoir une charge de +3 de sorte que la charge globale de tous les ions ajoute à 0. Ainsi, le nombre d'oxydation de Al est +3.
4. 4 Attribuer un nombre d'oxydation de -2 à l'oxygène (avec des exceptions). Dans presque Dans tous les cas, les atomes d'oxygène ont un nombre d'oxydation de -2. Il y a quelques exceptions à cette règle:
   • Lorsque l'oxygène est dans son état élémentaire (O₂), son nombre d'oxydation est 0, comme c'est le cas pour tous les atomes élémentaires.
   • Lorsque l'oxygène fait partie d'un peroxyde, son nombre d'oxydation est -1. Les peroxydes sont une classe de composés contenant une simple liaison oxygène-oxygène (ou l'anion peroxyde O₂^-2). Par exemple, dans la molécule H₂O₂ (peroxyde d'hydrogène), l'oxygène a un nombre d'oxydation (et une charge) de -1. De plus, lorsque l'oxygène fait partie d'un superoxyde, son nombre d'oxydation est de -0,5.
   • Lorsque l'oxygène est lié au fluor, son nombre d'oxydation est de +2. Voir la règle du fluor ci-dessous pour plus d'informations.₂F₂) c'est +1.
5. 5 Attribuez un nombre d'oxydation de +1 à l'hydrogène (avec des exceptions). Comme l'oxygène, le nombre d'oxydation de l'hydrogène fait l'objet de cas exceptionnels. En général, l’hydrogène a un nombre d’oxydation de +1 (sauf si, comme ci-dessus, il est sous sa forme élémentaire, H₂). Cependant, dans le cas de composés spéciaux appelés hydrures, l’hydrogène a un indice d’oxydation de -1.
   • Par exemple, en H₂O, nous savons que l'hydrogène a un nombre d'oxydation de +1 car l'oxygène a une charge de -2 et nous avons besoin de 2 +1 charges pour que les charges du composé atteignent zéro. Cependant, dans l'hydrure de sodium, NaH, l'hydrogène a un nombre d'oxydation de -1 car l'ion Na a une charge de +1 et, pour que la charge totale du composé soit égale à zéro, la charge de l'hydrogène doit être égale à -1.
6. 6 Fluor toujours a un nombre d'oxydation de -1. Comme indiqué ci-dessus, le nombre d'oxydation de certains éléments peut varier pour plusieurs facteurs (ions métalliques, atomes d'oxygène dans les peroxydes, etc.). Cependant, le fluor a un indice d'oxydation de -1, qui ne change jamais. C'est parce que le fluor est l'élément le plus électronégatif - en d'autres termes, il est l'élément le moins susceptible d'abandonner l'un de ses propres électrons et le plus susceptible de prendre un autre atome. Par conséquent, sa charge ne change pas.
7. 7 Définissez les nombres d'oxydation dans un composé égal à la charge d'un composé. Le nombre d'oxydation de tous les atomes d'un composé doit correspondre à la charge de ce composé. Par exemple, si un composé n’est pas chargé, le nombre d’oxydation de chacun de ses atomes doit s’ajouter à zéro; si le composé est un ion polyatomique avec une charge de -1, le nombre d'oxydation doit être égal à -1, etc.
   • C'est un bon moyen de vérifier votre travail: si l'oxydation de vos composés ne correspond pas à la charge de votre composé, vous savez que vous en avez attribué une ou plusieurs de manière incorrecte.

Deuxième partie de deux:
Attribution de numéros aux atomes sans règles de nombre d'oxydation

1. 1 Trouver des atomes sans règles de nombre d'oxydation. Certains atomes n'ont pas de règles spécifiques sur le nombre d'oxydation qu'ils peuvent avoir.Si votre atome n'apparaît pas dans les règles ci-dessus et que vous n'êtes pas certain de sa charge (par exemple, s'il fait partie d'un composé plus grand et que sa charge individuelle n'est pas indiquée), vous pouvez trouver le nombre d'oxydation de l'atome par processus d'élimination. Tout d'abord, vous allez déterminer l'oxydation de chaque autre atome dans le composé, puis vous allez simplement résoudre l'inconnu en fonction de la charge globale du composé.
   • Par exemple, dans le composé Na₂ALORS₄, la charge de soufre (S) est inconnue - ce n'est pas sous sa forme élémentaire, donc ce n'est pas 0, mais c'est tout ce que nous savons. C'est un bon candidat pour cette méthode de détermination du nombre d'oxydation algébrique.
2. 2 Trouvez le nombre d'oxydation connu pour les autres éléments du composé. En utilisant les règles pour l'attribution du nombre d'oxydation, attribuez des numéros d'oxydation aux autres atomes du composé. Soyez à l'affût des cas exceptionnels pour O, H, etc.
   • Dans Na₂ALORS₄, nous savons, sur la base de notre ensemble de règles, que l'ion Na a une charge (et donc un nombre d'oxydation) de +1 et que les atomes d'oxygène ont un nombre d'oxydation de -2.
3. 3 Multipliez le nombre de chaque atome par son nombre d'oxydation. Maintenant que nous connaissons le nombre d'oxydation de tous nos atomes, sauf l'inconnu, nous devons tenir compte du fait que certains de ces atomes peuvent apparaître plus d'une fois. Multipliez le coefficient numérique de chaque atome (écrit en indice après le symbole chimique de l'atome dans le composé) par son nombre d'oxydation.
   • Dans Na₂ALORS₄, on sait qu'il y a 2 atomes de Na et 4 atomes d'O. Nous multiplions 2 × +1, le nombre d'oxydation de Na, pour obtenir une réponse de 2, et nous multiplions 4 × -2, le nombre d'oxydation de O, pour obtenir une réponse de -8.
4. 4 Ajouter les résultats ensemble. Ajouter les résultats de vos multiplications ensemble donne le nombre d'oxydation actuel du composé sans pour autant en tenant compte du nombre d'oxydation de votre atome inconnu.
   • Dans notre Na₂ALORS₄ Par exemple, nous ajouterions 2 à 8 pour obtenir -6.
5. 5 Calculez le nombre d'oxydation inconnu en fonction de la charge du composé. Vous avez maintenant tout ce dont vous avez besoin pour trouver votre nombre d'oxydation inconnu en utilisant l'algèbre simple. Définissez une équation qui a votre réponse de l'étape précédente plus le nombre d'oxydation inconnu égal à la charge globale du composé. En d'autres termes: (Somme des nombres d'oxydation connus) + (nombre d'oxydation inconnu que vous résolvez pour) = (charge du composé).
   • Dans notre Na₂ALORS₄ Par exemple, nous résoudrons comme suit:
     • (Somme des nombres d'oxydation connus) + (nombre d'oxydation inconnu que vous résolvez pour) = (charge du composé)
     • -6 + S = 0
     • S = 0 + 6
     • S = 6. S a un nombre d'oxydation de 6 dans Na₂ALORS₄.