Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z polityką plików cookies.
Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.

Stopień utlenienia

Stopniem utlenienia nazywa się liczbę ładunków elementarnych, które miałby dany atom, gdyby wszystkie wiązania w drobinie były w pełni jonowe.

Każdemu atomowi w cząsteczce można przypisać stopień utlenienia. Zapisuje się go cyframi rzymskimi poprzedzonymi znakiem + lub – i umieszczonymi nad symbolem pierwiastka. Najprościej jest określić stopień utlenienia dla związków o budowie jonowej, czyli tworzących sieć krystaliczną. Na przykład w sieci chlorku sodu występują
jony Na+ i Cl-. Można zatem powiedzieć, że ładunek jonu sodu wynosi +1, a jonu chlorkowego -1. Takie same są również wartości stopni utlenienia: sód ma stopień utlenienia I, a chlor ma stopień utlenienia –I.

Stopnie utlenienia dla atomów tworzących cząsteczkę o wiązaniach kowalencyjnych spolaryzowanych określamy przyjmując dla uproszczenia, ze mają one budowę jonową. Dla tego na przykład w cząsteczce chloru atom chloru traktuje się jako jon ujemny (stopień utlenienia –I), a tom wodoru jako jon dodatni (stopień utlenienia I).

W przypadku związków składających się z większej liczby atomów, stosuje się reguły ułatwiające określenie stopnia utlenienia:
  1. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce równa jest 0, a w jonie równa jest jego ładunkowi.
  2. Stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym równy jest 0, niezależnie od liczby atomów w cząsteczce (np. N2, O2, O3).
  3. Fluor we wszystkich związkach ma stopień utlenienia równy –I.
  4. Stopień utlenienia tlenu w związkach wynosi –II, z wyjątkiem nadtlenków, w których przyjmuje wartość –I (np. H2O2) i fluorku tlenku, w którym stopień utlenienia tlenu wynosi +II.
  5. Stopień utlenienia wodoru w związkach jest równy +I, z wyjątkiem wodorków metali, w których wynosi on –I (np. NaH, CaH2)
  6. Metale przyjmują tylko dodatnie stopnie utlenienia (litowce w związkach mają stopień utlenienia równy +I, a berylowce +II).

Dla przykładu spróbujmy obliczyć stopień utlenienia pierwiastków w ortofosforanie
(V) wapnia - Ca3(PO4)2:
  • Odnosząc się do podanych reguł od razu można przyjąć, że wapń jako pierwiastek należący do grupy berylowców będzie miał stopień utlenienia równy +II zaś stopień utlenienia tlenu jest równy –II.
    Ortofosforan (V) wapnia                                                         
  • Znając stopnie utlenia dwóch pierwiastków możemy obliczyć stopień utlenienia fosforu, oznaczymy go jako x
  • Wiedząc, że suma stopni utlenienia wszystkich atomów wchodzących w skład cząsteczki równa jest 0, możemy zapisać równanie:
3 * (II) + 2 * x + 8 * (-II) = 0
6 + 2x – 16 = 0
2x = 10
x = 5
  • Zatem stopień utlenienia fosforu jest równy V
Ortofosforan (V) wapnia

Podane reguły pozwalają jednoznacznie obliczyć stopień utlenienia prostych związków nieorganicznych. W przypadku związków organicznych przyjmuje się, że elektrony wiążące dwa atomy różnych pierwiastków należą do pierwiastka bardziej elektroujemnego, natomiast elektrony wiążące dwa takie same atomy przydziela się po połowie do każdego z atomów. W chemii organicznej jednak pojęcie stopnia utlenienia jest mniej przydatne, dlatego też nie ma potrzeby rozszerzania podanych wyżej reguł.