Calculer le nombre d'oxydation d'une substance

Vidéo: Méthode pour le calcul de la dose d’engrais à épandre à partir d’un élément simple

Contenu

Avancer d'un pas
Partie 1 sur 2: Attribution de numéros d'oxydation en fonction des règles chimiques
Partie 2 sur 2: Attribuer des nombres aux atomes sans les règles pour les nombres d'oxydation
Conseils
Nécessités

En chimie, les termes «oxydation» et «réduction» désignent les 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 groupes d'atomes) pour aider les chimistes à contrôler le nombre d'électrons disponibles pour être déplacés et si des réactifs donnés s'oxydent ou se réduisent au cours d'une réaction. Le processus d'attribution des nombres d'oxydation aux atomes peut aller de très simple à plus 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 clairement définies et faciles à suivre, mais une compréhension de base de la chimie et de l'algèbre rendra l'utilisation de ces règles beaucoup plus facile.

Avancer d'un pas

Partie 1 sur 2: Attribution de numéros d'oxydation en fonction des règles chimiques

Déterminez si la substance en question est élémentaire. Les atomes libres non liés ont toujours un nombre d'oxydation de 0. Cela est vrai pour les atomes constitués d'un seul atome et les atomes dont la forme élémentaire est diatomique ou polyatomique.
- Par exemple, Al_(s) et Cl₂ les deux ont le nombre d'oxydation de 0 car ils ne sont pas des atomes composés.
- Notez que le soufre sous sa forme élémentaire, S.₈ (octasulfur), bien qu'irrégulier, a également un indice d'oxydation de 0.
Déterminez si la substance en question est un ion. Les ions ont des nombres d'oxydation égaux à leur charge. Cela est vrai des ions non liés ainsi que des ions qui font partie d'un ion composite.
- Par exemple, l'ion Cl a un indice d'oxydation de -1.
- L'ion Cl a toujours un indice d'oxydation de -1 lorsqu'il fait partie du composé NaCl. Puisque l'ion Na, par définition, a une charge de +1, nous savons que l'ion Cl a une charge de -1, de sorte que le nombre d'oxydation est toujours de -1.
Dans le cas des ions métalliques, il est bon de se rappeler que plusieurs nombres d'oxydation sont possibles. De nombreux métaux peuvent avoir plus d'un atterrissage. Par exemple, le fer métallique (Fe) peut être un ion de charge +2 ou +3. la charge des ions métalliques (et donc leur nombre d'oxydation) peut être déterminée par rapport à la charge des autres atomes dans la composition dont ils font partie, ou, lorsqu'ils sont écrits sous forme de texte, par la notation en chiffres romains (comme dans la phrase: "L'ion fer (III) a une charge de +3.").
- Par exemple, examinons de plus près un composé contenant un ion aluminium. Le composé AlCl₃ a une charge de 0. Parce que nous savons que les ions Cl ont une charge de -1 et 3 ions Cl sont présents dans le composé, l'ion Al doit avoir une charge de +3, de sorte que la charge de tous les ions additionnés est 0. Ainsi, le nombre d'oxydation de Al est +3.
Attribuez un nombre d'oxydation -2 à l'oxygène (avec des exceptions). Dans presque dans tous les cas, les atomes d'oxygène ont un indice d'oxydation de -2. Il y a quelques exceptions à cette règle:
- Lorsque l'oxygène est à l'état élémentaire (O₂), alors le nombre d'oxydation est égal à 0, ce qui est le cas pour tous les atomes élémentaires.
- Lorsque l'oxygène fait partie de peroxyde, alors le nombre d'oxydation est -1. Les peroxydes sont une classe de composés qui ont une liaison oxygène-oxygène (ou l'anion peroxyde O₂). Par exemple, dans la molécule H₂O₂ (peroxyde d'hydrogène), l'oxygène a un indice d'oxydation (et une charge) de -1.De plus, lorsque l'oxygène fait partie d'un superoxyde, l'indice d'oxydation est de -0,5.
- Lorsque l'oxygène est lié au fluor, l'indice d'oxydation est +2. Voir la règle du fluor ci-dessous pour plus d'informations. Dans (O₂F.₂) c'est +1.
Attribuez un nombre d'oxydation de +1 à l'hydrogène (avec des exceptions). Comme pour l'oxygène, le nombre d'oxydation de l'hydrogène dépend de cas exceptionnels. Généralement, l'hydrogène a un indice d'oxydation +1 (sauf sous forme élémentaire, H.₂). Mais dans le cas d'un composé spécial appelé hybrides, l'hydrogène a un indice d'oxydation de -1.
- Par exemple, à partir de H₂Oh, nous savons que l'hydrogène a un indice d'oxydation de +1 car l'oxygène a une charge de -2 et nous avons besoin de 2 +1 charges pour fabriquer un composé avec une charge totale de zéro. Mais avec la substance hydrure de sodium, NaH, l'hydrogène a un nombre d'oxydation -1 parce que l'ion Na a une charge de +1 et, pour rendre la charge totale du composé 0, l'hydrogène a une charge (et donc un nombre d'oxydation) de -1.
Fluor toujours un indice d'oxydation de -1. Comme indiqué ci-dessus, les nombres d'oxydation de certains éléments peuvent varier en raison de divers facteurs (ions métalliques, atomes d'oxygène dans les peroxydes, etc.). Le fluor, en revanche, a un indice d'oxydation de -1, et cela ne change jamais. En effet, le fluor est l'élément le plus électro-négatif, ou en d'autres termes, c'est l'élément qui est le moins disposé à abandonner des électrons et le plus susceptible de prendre le relais des électrons d'autres atomes. Par conséquent, le nombre d'oxydation ne changera pas.
Les nombres d'oxydation dans un composé sont égaux à la charge du composé. Les nombres d'oxydation de tous les atomes d'un composé sont égaux à la charge de ce composé. Par exemple, si un composé n'a pas de charge, alors la somme de tous les nombres d'oxydation sera zéro; si le composé est un ion polyatomique avec une charge de -1, alors les nombres d'oxydation ajoutés doivent être -1, etc.
- C'est un bon moyen de vérifier votre réponse - si les nombres d'oxydation additionnés d'un composé ne correspondent pas à la charge de ce composé, vous savez que vous avez commis une erreur.

Partie 2 sur 2: Attribuer des nombres aux atomes sans les règles pour les nombres d'oxydation

Trouvez des atomes sans règles de nombre d'oxydation. Certains atomes ne suivent pas les règles de recherche des nombres d'oxydation. Si un atome ne respecte pas les règles ci-dessus et que vous n'êtes pas sûr de sa charge (par exemple, s'il fait partie d'un composé plus grand de sorte que la charge individuelle est inconnue), vous pouvez trouver le numéro d'oxydation de cet atome en élimination. Vous déterminez d'abord ce qu'est l'oxydation de chaque autre atome du composé. Ensuite, vous résolvez la somme de l'inconnu dans l'équation, basée sur la charge totale du composé.
- Par exemple, dans le composé Na₂DONC₄, 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 appliquer cette méthode pour déterminer le nombre d'oxydation algébriquement.
Déterminez les nombres d'oxydation connus des autres éléments du composé. En utilisant les règles d'attribution des nombres d'oxydation, nous déterminons les nombres d'oxydation des autres atomes du composé. Soyez conscient des exceptions telles que O, H, etc.
- Dans Na₂DONC₄, nous savons, d'après notre ensemble de règles, que l'ion Na a une charge (et donc un indice d'oxydation) de +1 et que les atomes d'oxygène ont un indice d'oxydation de -2.
Multipliez le nombre de chaque atome par le nombre d'oxydation. Maintenant que nous connaissons les nombres d'oxydation de tous les atomes sauf l'inconnu, nous devrons considérer que certains de ces atomes peuvent apparaître plus d'une fois. Multipliez chaque coefficient (écrit en indice après le symbole de l'atome dans le composé) par le nombre d'oxydation.
- Quant à Na₂DONC₄, nous savons qu'il y a 2 atomes de Na et 4 atomes d'O. Maintenant, nous faisons le calcul suivant, 2 × +1, pour obtenir le nombre d'oxydation de Na, 2, et nous multiplions 4 × -2, le nombre d'oxydation de O, -8.
Additionnez les résultats. L'addition des résultats de ces multiplications donne le nombre d'oxydation du composé, sans pour autant en tenant compte du nombre d'oxydation de l'atome inconnu.
- Dans notre exemple avec Na₂DONC₄, nous ajoutons 2 à -8 pour obtenir -6.
Calculez le nombre d'oxydation inconnu en fonction de la charge du composé. Vous avez maintenant toutes les données pour trouver le nombre d'oxydation inconnu en utilisant une algèbre simple. Nous utiliserons une équation et la réponse de l'étape précédente, plus la charge du composé. Autrement dit: (Somme des nombres d'oxydation inconnus) + (le nombre d'oxydation inconnu que vous voulez connaître) = (charge du composé).
- Dans l'exemple de Na₂DONC₄, nous résolvons ceci comme suit:
  - (Somme des nombres d'oxydation connus) + (nombre d'oxydation inconnu que vous voulez résoudre) = (charge du composé)
  - -6 + S = 0
  - S = 0 + 6
  - S = 6. S a un indice d'oxydation ou 6 à Na₂DONC₄.

Conseils

Les atomes dans leur forme basique ont toujours un nombre d'oxydation de 0. Un ion qui se compose de 1 atome a un nombre d'oxydation égal à la charge. Les métaux du groupe 1A tels que l'hydrogène, le lithium et le sodium ont un indice d'oxydation +1; Les métaux du groupe 2A, tels que le magnésium et le calcium, ont un indice d'oxydation de +2. L'hydrogène et l'oxygène peuvent avoir 2 nombres d'oxydation différents, en fonction de leur liaison.
Dans un composé, la somme de tous les nombres d'oxydation doit être égale à 0. S'il y a un ion avec 2 atomes, alors la somme des nombres d'oxydation doit être égale à la charge de l'ion.
Il est très utile de savoir lire le tableau périodique et où trouver les métaux et non-métaux.