ดาวน์โหลดบทความ
ดาวน์โหลดบทความ
ในวิชาเคมีนั้น คำว่า " oxidation" กับ "reduction" นั้นจะหมายถึงปฏิกิริยาที่ซึ่งอะตอม (หรือกลุ่มอะตอม) สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มตามลำดับ เลขออกซิเดชันเป็นตัวเลขที่ใส่ให้กับอะตอม (หรือกลุ่มอะตอม) เพื่อช่วยนักเคมีติดตามได้ว่ามีอิเล็กตรอนเท่าใดที่สามารถถ่ายโอน และสารตัวทำปฏิกิริยาที่ว่านั้นเกิดการออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์ในการทำปฏิกิริยา กระบวนการใส่เลขออกซิเดชันให้กับอะตอมนั้นมีตั้งแต่เรียบง่ายมากไปจนถึงซับซ้อนยิ่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าประจุของอะตอมและโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลที่อะตอมนั้นอยู่ และที่ยิ่งทำให้ทุกอย่างซับซ้อนขึ้นก็คือ อะตอมบางตัวสามารถมีเลขออกซิเดชันมากกว่าหนึ่ง โชคยังดีที่การแจกแจงเลขออกซิเดชันนั้นจัดทำโดยกฎที่นิยามไว้รัดกุมและง่ายต่อการทำความเข้าใจ ยิ่งถ้ามีความรู้พื้นฐานทางเคมีกับพีชคณิตก็จะยิ่งทำให้การทำความเข้าใจกับกฎยิ่งง่ายขึ้น
ขั้นตอน
-
พิจารณาดูว่าสสารตัวดังกล่าวนั้นเป็นธาตุหรือไม่. อะตอมของธาตุอิสระจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เสมอ นี่เป็นความจริงทั้งสำหรับอะตอมที่ในสถานะธาตุนั้นประกอบด้วยอะตอมหนึ่งเดียว และกับอะตอมที่ในสถานะธาตุนั้นมีโมเลกุลคู่หรือหลายโมเลกุล
- ตัวอย่าง Al (s) กับ Cl 2 ล้วนมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ 0 เพราะพวกมันอยู่ในสถานะธาตุอิสระ
- โปรดสังเกตว่าสถานะธาตุของกำมะถัน (ซัลเฟอร์) S 8 หรือออกตาซัลเฟอร์นั้น แม้จะไม่ปกติ แต่ก็มีเลขออกซิเดชันเป็น 0
-
พิจารณาว่าสสารตัวที่ว่าเป็นไอออนหรือไม่. ไอออนมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุสุทธิของมัน นี่เป็นความจริงทั้งกับไอออนที่ไม่ได้มีพันธะกับธาตุอื่น และกับไอออนที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบไอออนิก
- ตัวอย่าง ไอออน Cl - มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -1
- ไอออนคลอรีน (Cl) ยังคง มีเลขออกซิเดชัน -1 เมื่อมันเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ NaCl เพราะไอออนของโซเดียม (Na) โดยนิยามแล้วจะมีค่าประจุ +1 เราทราบว่าไอออนของ Cl มีค่าประจุ -1 ดังนั้นเลขออกซิเดชันของมันยังคงเป็น -1
-
สำหรับไอออนของโลหะ ต้องทราบว่าสามารถมีเลขออกซิเดชันหลายตัวได้. ธาตุที่เป็นโลหะมากมายจะมีประจุมากกว่าหนึ่ง เช่น ธาตุเหล็ก (Fe) สามารถมีไอออนได้ทั้ง +2 หรือ +3 [1] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง ค่าประจุไอออนของโลหะ (และจึงเป็นเลขออกซิเดชันด้วย) สามารถพิจารณาทั้งจากความสัมพันธ์กับประจุของอะตอมตัวอื่นในสารประกอบที่มันเป็นส่วนหนึ่งในนั้น หรือเมื่อเขียนเป็นตัวหนังสือ ก็จากการใช้เลขแบบโรมัน (ดังในประโยค ไอออนของเหล็ก (III) จะมีประจุ +3")
- ตัวอย่าง กำหนดให้สารประกอบมีส่วนผสมของไออนอลูมิเนียม สารประกอบ AlCl 3 มีค่าประจุสุทธิเป็น 0 เพราะเราทราบว่า ไอออน Cl - มีค่าประจุ -1 และมันมีไอออนของคลอรีนนี้อยู่ 3 Cl - ในสารประกอบ ไอออนของอลูมิเนียม (Al) จะต้องมีค่าประจุ +3 เพื่อที่ค่าประจุสุทธิจะรวมกันได้เป็น 0 ดังนั้นเลขออกซิเดชันของ Al จึงเท่ากับ +3
-
กำหนดเลขออกซิเดชัน -2 ให้ออกซิเจน (มีข้อยกเว้น). ใน เกือบ ทุกกรณี อะตอมของออกซิเจนจะมีเลขออกซิเดชัน -2 แต่มีข้อยกเว้นบางข้อในกฎนี้:
- เมื่อออกซิเจนอยู่ในสถานะธาตุ (O 2 ) เลขออกซิเดชันจะเป็น 0 เหมือนเช่นอะตอมของธาตุทั้งหมด
- เมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของ เปอร์ออกไซด์ (peroxide) เลขออกซิเดชันจะเป็น -1 เปอร์ออกไซด์เป็นลำดับชั้นของสารประกอบที่มีพันธะเดี่ยวออกซิเจน-ออกซิเจน (หรือประจุลบเปอร์ออกไซด์ O 2 -2 ) ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุล H 2 O 2 (ไฮโดรเจน เปอร์ออกไซด์), ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน (และประจุ) -1 และเมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของซูเปอร์ออกไซด์ เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น -0.5
- เมื่อออกซิเจนรวมตัวกับฟลูออรีน (fluorine) เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น +2 ดูกฎของฟลูออรีนด้านล่างสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม ใน (O 2 F 2 ) มันจะเป็น +1
-
กำหนดเลขออกซิเดชัน +1 ให้กับไฮโดรเจน (มีข้อยกเว้น). ก็เหมือนกับออกซิเจน เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนนั้นจะเป็นกรณีพิเศษ โดยทั่วไปแล้ว ไฮโดรเจนจะมีเลขออกซิเดชัน +1 (เว้นแต่ถ้ามันอยู่ในสถานะธาตุเหมือนเช่นข้างบนในรูปของ H 2 ) อย่างไรก็ดี ในกรณีที่เป็นสารประกอบพิเศษที่เรียกว่าไฮไดรด์ (hydride) ไฮโดรเจนจะมีเลขออกซิเดชัน -1
- ตัวอย่าง ใน H 2 O, เรารู้ว่าไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชัน +1 เพราะออกซิเจนมีประจุ -2 และเราต้องการประจุ 2 +1 เพื่อทำให้ประจุของสารประกอบรวมกันแล้วได้ศูนย์ กระนั้น ในโซเดียมไฮไดรด์ (NaH) นั้น ไฮโดรเจนจะมีเลขออกซิเดชัน -1 เพราะไอออนของ Na มีประจุ +1 และถ้าจะให้ค่าประจุสุทธิของสารประกอบรวมกันแล้วได้ศูนย์ ค่าประจุของไฮโดรเจน (และจึงเป็นเลขออกซิเดชันด้วย) จะต้องเท่ากับ -1
-
ฟลูออรีนจะมีเลขออกซิเดชัน -1 เสมอ . ดังที่บอกไปข้างต้น เลขออกซิเดชันของธาตุจำเพาะบางตัวสามารถมีความแตกต่างด้วยปัจจัยหลากหลาย (ไอออนโลหะ, อะตอมของออกซิเจนในเปอร์ออกไซด์ เป็นต้น) อย่างไรก็ดี ฟลูออรีนจะมีเลขออกซิเดชัน -1 ซึ่งจะไม่มีวันเปลี่ยนแปลง ทั้งนี้ก็เพราะฟลูออรีนเป็นธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาทิวิตีสูงที่สุด พูดง่ายๆ ก็คือ มันเป็นธาตุที่จะปล่อยอิเล็กตรอนของตัวมันเองได้น้อยที่สุด และเป็นธาตุที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเข้ามาหาตัวเองมากที่สุด ดังนั้น ประจุของมันจึงไม่เปลี่ยนแปลง
-
กำหนดเลขออกซิเดชันในสารประกอบให้เท่ากับค่าประจุของสารประกอบ. เลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบจะต้องรวมกันแล้วเท่ากับค่าประจุของสารประกอบนั้น ตัวอย่างเช่น หากสารประกอบหนึ่งไม่มีประจุ เลขออกซิเดชันของอะตอมแต่ละตัวจะต้องรวมกันได้ศูนย์ หากสารประกอบเป็นไอออนหลายอะตอมที่มีประจุสุทธิ -1 เลขออกซิเดชันจะต้องรวมกันได้ -1 เป็นต้น
- นี่เป็นวิธีที่ดีในการตรวจทานงาน หากเลขออกซิเดชันในสารประกอบของคุณรวมกันไม่ได้เท่ากับประจุสุทธิของสารประกอบ คุณจะรู้ทันทีว่าคุณกำหนดเลขตัวหนึ่งหรือมากกว่านั้นผิด
โฆษณา
-
หาอะตอมโดยไม่มีกฎเลขออกซิเดชัน. อะตอมบางตัวไม่มีกฎจำเพาะเกี่ยวกับเลขออกซิเดชันที่มันมี หากอะตอมของคุณไม่อยู่ในกฎข้างต้นและคุณไม่แน่ใจว่ามันมีประจุเท่าไร (เช่น หากมันเป็นส่วนประกอบของสารประกอบ จึงทำให้ไม่แสดงค่าประจุจำเพาะของตัวมัน) คุณสามารถหาเลขออกซิเดชันของอะตอมได้โดยกระบวนการกำจัดทิ้ง ตอนแรก คุณต้องหาออกซิเดชันของอะตอมอื่นทุกตัวในสารประกอบ แล้วค่อยแก้โจทย์หาตัวที่ไม่ทราบโดยอาศัยค่าประจุสุทธิของสารประกอบ
- ตัวอย่าง ในสารประกอบ Na 2 SO 4 , เราไม่ทราบประจุของกำมะถัน (S) เพราะมันไม่ได้อยู่ในสถานะของธาตุ ดังนั้นมันจึงไม่ใช่ 0, เราทราบทั้งหมดเพียงแค่นั้น นี่เป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับวิธีกำหนดเลขออกซิเดชันเชิงพีชคณิต
-
หาเลขออกซิเดชันที่ทราบค่าของธาตุอื่นในสารประกอบ. ใช้กฎการกำหนดเลขออกซิเดชันมากำหนดเลขออกซิเดชันของอะตอมตัวอื่นในสารประกอบ โดยระวังกรณียกเว้นสำหรับ O, H, เป็นอาทิ ด้วย
- ใน Na 2 SO 4 , เราทราบจากกฎว่าไอออนของ Na นั้นมีประจุ (จึงเป็นเลขออกซิเดชันไปในตัวด้วย) เท่ากับ +1 และอะตอมของออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -2
-
คูณจำนวนของอะตอมแต่ละตัวด้วยเลขออกซิเดชันของมัน. ตอนนี้เราทราบเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดที่เรามียกเว้นแต่ตัวที่เป็นปริศนา เราต้องดูข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมบางตัวในนี้อาจปรากฏมากกว่าหนึ่ง ให้คูณเลขสัมประสิทธิ์ของอะตอมแต่ละตัว (เขียนเป็นตัวห้อยท้ายอยู่หลังหลังสัญลักษณ์ทางเคมีของอะตอมในสารประกอบ) ด้วยเลขออกซิเดชันของมัน
- ใน Na 2 SO 4 , เราทราบว่ามีอะตอม Na อยู่ 2 อะตอมและอะตอมของ O อยู่ 4 อะตอม เราจะต้องคูณ 2 × +1, อันเป็นเลขออกซิเดชันของ Na, ซึ่งจะได้คำตอบเท่ากับ 2, และเราจะคูณ 4 × -2, เลขออกซิเดชันของ O, ซึ่งจะได้คำตอบเท่ากับ -8
-
รวมผลลัพธ์เข้าด้วยกัน. รวมผลลัพธ์ของการคูณทั้งหมดเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้เลขออกซิเดชันในขณะนี้ของสารประกอบโดย ปราศจาก การคิดเลขออกซิเดชันของอะตอมปริศนาเข้าไป
- ในตัวอย่าง Na 2 SO 4 ของเรานั้น เราจะบวก 2 เข้าไปใน -8 และได้ -6
-
คำนวณเลขออกซิเดชันปริศนาโดยอาศัยค่าประจุสุทธิของสารประกอบ. ตอนนี้คุณทราบทุกอย่างที่ต้องการในการหาเลขออกซิเดชันปริศนาโดยใช้หลักพีชคณิตง่ายๆ ตั้งสมการที่มีคำตอบจากขั้นตอนก่อนหน้าบวกเลขออกซิเดชันปริศนาเท่ากับค่าประจุสุทธิของสารประกอบ พูดง่ายๆ ก็คือ: (ผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบค่า) + (เลขออกซิเดชันปริศนาที่คุณกำลังแก้โจทย์) = (ค่าประจุสุทธิของสารประกอบ)
- ในตัวอย่าง Na 2
SO 4
ของเรา เราจะแก้โจทย์ดังนี้:
- (ผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบค่า) + (เลขออกซิเดชันปริศนาที่คุณกำลังแก้โจทย์) = (ค่าประจุสุทธิของสารประกอบ)
- -6 + S = 0
- S = 0 + 6
- S = 6 กำมะถันมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ 6 ใน Na 2 SO 4
โฆษณา - ในตัวอย่าง Na 2
SO 4
ของเรา เราจะแก้โจทย์ดังนี้:
เคล็ดลับ
- ในสารประกอบนั้น ผลรวมของเลขออกซิเดชันทั้งหมดจะต้องเท่ากับ 0 เช่น หากมีไอออนที่มี 2 อะตอม ผลรวมของเลขออกซิเดชันจะต้องเท่ากับประจุของไอออน
- การรู้วิธีอ่านตารางธาตุและรู้ว่าโลหะกับอโลหะแต่ละตัวอยู่ตรงไหนบ้างจะช่วยได้มาก
- อะตอมในรูปแบบสถานะธาตุจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 ไอออนของอะตอมเดี่ยวจะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับค่าประจุของมัน โลหะในกลุ่ม 1A ในรูปแบบสถานะธาตุ จะมีเลขออกซิเดชัน +1; โลหะในกลุ่ม 2A ในรูปแบบสถานะธาตุ เช่น แมกนีเซียมและแคลเซียม จะมีเลขออกซิเดชัน +2 ส่วนทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจนจะมีความเป็นไปได้ที่จะมีเลขออกซิเดชันแตกต่างกัน 2 จำนวนขึ้นอยู่กับว่ามันจับพันธะกับอะไร
- จดจำกฎต้องจำสองข้อต่อไปนี้เพื่อช่วยในการพิจารณาความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันกับปฏิกิริยารีดักชัน:
- OIL RIG- Oxidation Is Loss (of electrons), Reduction Is Gain (of electrons) หรือ ออกซิเดชันคืออิเล็กตรอนลด รีดักชันคืออิเล็กตรอนเพิ่ม
- LEO GER- Loss of Electrons- Oxidation, Gain of Electrons- Reduction หรืออิเล็กตรอนสูญคือออกซิเดชัน อิเล็กตรอนเพิ่มคือรีดักชัน
- อะตอมของโลหะมักจะสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนประจุบวก (ปฏิกิริยาออกซิเดชัน)
- อะตอมของอโลหะมักจะดึงอิเล็กตรอนเข้ามาสร้างไอออนประจุลบ (ปฏิกิริยารีดักชัน)
- ไอออนที่มีอยู่อาจดึงหรือเสียอิเล็กตรอนเพื่อกลายเป็นไอออนที่มีประจุต่างออกไปหรือเป็นอะตอมที่มีค่าประจุเป็นกลาง
โฆษณา
สิ่งของที่ใช้
- ตารางธาตุ
- หนทางเข้าสู่อินเทอร์เน็ต หนังสือเคมี หรือทั้งคู่
- กระดาษ ปากกาหรือดินสอ
- เครื่องคิดเลข
ข้อมูลอ้างอิง
เกี่ยวกับวิกิฮาวนี้
มีการเข้าถึงหน้านี้ 200,950 ครั้ง
โฆษณา
