Αριθµός οξείδωσης ονοµάζεται:

• • Το πραγµατικό φορτίο ενός ιόντος σε µία ιοντική (ετεροπολική) ένωση.

• • Το φαινοµενικό φορτίο που θα αποκτήσει ένα άτοµο, µοριακής (οµοιοπολικής) ένω-

• σης, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο.

Υπολογισµός αριθµού οξείδωσης: α. Με βάση τον συντακτικό τύπο

• Γράφουµε το συντακτικό τύπο της οµοιοπολικής ένωσης.

• ∆ηµιουργούµε τη φαινοµενική ιοντική δοµή αποδίδοντας τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων κάθε δεσµού στο ηλεκτραρνητικότερο άτοµο.

• Το φορτίο των ατόµων στη φαινοµενική ιοντική δοµή, δηλώνει τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων στο µόριο.• Για παράδειγµα, θα υπολογίσουµε τον αριθµό οξείδωσης των ατόµων στο µόριο του χλωροφόρµιου (CHCl3):• Ο άνθρακας είναι ηλεκτραρνητικότερος του υδρογόνου,

µε αποτέλεσµα το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµου C - H να αποδίδεται σε αυτόν.

• Το χλώριο είναι ηλεκτραρνητικότερο του άνθρακα, µε αποτέλεσµα το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσµου C - Cl να αποδίδεται σε αυτό.

• Συνεπώς, το άτοµο του Η έχει φαινοµενικό φορτίο 1+, κάθε άτοµο Cl έχει φαινοµενικό φορτίο 1- και το άτοµο του C έχει φαινοµενικό φορτίο 1 · (-1) + 3 · (+1) = +2.

• Άρα, στο µόριο του CHCl3: Α.Ο.(Η) = +1, Α.Ο.(Cl) = -1, Α.Ο.(C) = +2

Υπολογισµός αριθµού οξείδωσης:β. Με τη βοήθεια των πρακτικών κανόνων

1. Στα ελεύθερα στοιχεία τα άτοµα έχουν αριθµό οξείδωσης µηδέν.2. Ο αριθµός οξείδωσης ενός µονοατοµικού ιόντος είναι ίσος µε το

φορτίο του ιόντος.3. Όλα τα µέταλλα στις ενώσεις τους έχουν θετικό Α.Ο. Τα

αλκάλια Νa, Κ... έχουν Α.Ο. +1Οι αλκαλικές γαίες Mg, Ca, Ba .. έχουν Α.Ο. +2

4. To φθόριο (F) στις ενώσεις του έχει πάντα Α.Ο. –1.5. Το οξυγόνο (Ο) στις ενώσεις του έχει Α.Ο. –2. εκτός από την

ένωση ΟF2 που έχει Α.Ο. +2 και τα υπεροξείδια, στα οποία έχει Α.Ο. –1

6. Το υδρογόνο (Η) έχει Α.Ο. +1, εκτός αν πρόκειται για ένωση του υδρογόνου µε µέταλλο (υδρίδιο) όπου έχει Α.Ο. –1.

7. Το αλγεβρικό άθροισµα των Α.Ο. όλων των ατόµων µια ένωσης είναι µηδέν.

8. Το αλγεβρικό άθροισµα όλων των ατόµων ενός πολυατοµικού ιόντος είναι ίσο µε το φορτίο του ιόντος

Περ

ιοδι

κότη

τα Α

ριθμ

ών

Οξε

ίδω

σης

ΙΑ ΙΙΑ ΙΙΙΑ IVA VA VIA VIIA Η +1 -1 Li +1

Be +2

B +3

C -4 +2 +4

N -3 +2 +3 +4 +5

O -2 -1

F -1

Na +1

Mg +2

Al +3

Si -4 +4

P -3 +3 +5

S -2 +4 +6

Cl -1 1

+3 +5 +7

Κ +1

Ca +2

Ga +3

Ge +2 +4

As -3 +3 +5

Se -2 +4 +6

Br -1 +1 +5 +7

Rb +1

Sr +2

In +3

Sn +2 +4

Sb -3 +3 +5

Te -2 +4 +6

I -1 +1 +5 +7

Cs +1

Ba +2

Tl +1 +3

Pb +2 +4

Bi -3 +3 +5

Po +4

Fr +1

Ra +2

Τι είναι οξείδωση και αναγωγή:Ορισµοί που δόθηκαν πριν γίνει γνωστή η

ηλεκτρονιακή δοµή των ατόµωνΟξείδωση χαρακτηρίστηκε κάθε αντίδραση στην οποία

γίνεται πρόσληψη οξυγόνου από ένα στοιχείο ή αφαίρεση υδρογόνου από µία χηµική ένωση.

Αναγωγή χαρακτηρίστηκε κάθε αντίδραση που γίνεται πρόσληψη υδρογόνου από ένα στοιχείο ή χηµική ένωση, ή αφαίρεση οξυγόνου από µία ένωση.

• Το βασικό µειονέκτηµα του ορισµού αυτού είναι ότι για να χαρακτηριστεί µία αντίδραση ως οξείδωση ή αναγωγή, πρέπει να έχουµε προσθήκη ή αφαίρεση

• υδρογόνου ή οξυγόνου.

α. Η2 + S → H2S β. 2K + Br2 → 2KBr

• Με βάση τον αρχικό ορισµό:

• α. Το S ενώνεται µε το Η2, δηλαδή ανάγεται. Άρα είναι αντίδραση αναγωγής.

• β. Στην αντίδραση δε συµµετέχει δρογόνο ή οξυγόνο, άρα δεν χαρακτηρίζεται ως αντίδραση οξείδωσης ή αναγωγής.

Τι είναι οξείδωση και αναγωγή Ορισµοί που δόθηκαν όταν έγινε γνωστή η ηλεκτρονιακή θεωρία για τη δοµή των ατόµων:

• Οξείδωση είναι η αποβολή ηλεκτρονίων από ένα άτοµο ή ιόν.

• Αναγωγή είναι η πρόσληψη ηλεκτρονίων από ένα άτοµο ή ιόν.

• Το βασικό µειονέκτηµα του ορισµού αυτού είναι ότι για να χαρακτηριστεί µία αντίδραση ως οξείδωση ή αναγωγή, πρέπει να έχουµε αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονίων από κάποιο άτοµο µε αποτέλεσµα να µην καλύπτει τις περιπτώσεις σχηµατισµού οµοιοπολικων ενώσεων, που δεν έχουµε µεταφορά αλλά αµοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων.

α. Η2 + S → H2S β. 2K + Br2 → 2KBr

• Με βάση την ηλεκτρονιακή θεωρία:• α. Το Η2S είναι οµοιοπολική ένωση άρα και στην

αντίδραση αυτή δεν υπάρχει µεταφορά ηλεκτρονίων, οπότε δεν µπορεί να χαρακτηριστεί ως οξειδοαναγωγική αντίδραση.

• β. Είναι αντίδραση οξειδοαναγωγής γιατί το Κ αποβάλλει ηλεκτρόνια (οξειδώνεται) ενώ το Βr προσλαµβάνει ηλεκτρόνια (ανάγεται).

Τι είναι οξείδωση και αναγωγή

Ορισµοί που δόθηκαν µε βάση τη µεταβολή του αριθµού οξείδωσης

• Οξείδωση είναι η αύξηση του αριθµού οξείδωσης, ατόµου ή ιόντος.

• Αναγωγή είναι η ελάττωση του αριθµού οξείδωσης, ατόµου ή ιόντος.

α. Η2 + S → H2S β. 2K + Br2 → 2KBr

• Με βάση τον αριθµό οξείδωσης:• α. Παρατηρούµε ότι ο Α.Ο. του Η αυξάνεται από 0 σε +1 (οξείδωση)

ενώ ο Α.Ο. του S ελαττώνεται από 0 σε -2 (αναγωγή). Άρα η αντίδραση χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγική.

• 0 0 1 -2• Η2 + S → H2S

• β. Παρατηρούµε ότι ο Α.Ο. του Νa αυξάνεται από 0 σε +1 (οξείδωση) ενώ ο Α.Ο. του Βr ελαττώνεται από 0 σε -1 (αναγωγή). Άρα η αντίδραση χαρακτηρίζεται ως οξειδοαναγωγική.

• 0 0 +1 -1• 2K + Br2 → 2KBr

Οξειδοαναγωγή:

• Κάθε αντίδραση οξείδωσης ενός ατόµου ή ιόντος, συνοδεύεται απαραίτητα από

την αναγωγή ενός άλλου ατόµου ή ιόντος. Για αυτό οι αντιδράσεις αυτές ονοµάζο-

νται οξειδοαναγωγικές. ∆ηλαδή, αν σε µία αντίδραση αυξάνεται ο Α.Ο. ενός

ατόµου ή ιόντος, πρέπει να ελαττώνεται ο Α.Ο. κάποιου άλλου ατόµου ή ιόντος.

Οξειδωτικές και Αναγωγικές ουσίες

• Οξειδωτικές ουσίες ή οξειδωτικά, ονοµάζονται οι ουσίες που προκαλούν οξείδωση.

• Τα οξειδωτικά προκαλούν οξείδωση γιατί περιέχουν άτοµα που µπορούν να αναχθούν, δηλαδή να ελαττώσουν τον Α.Ο. τους.

• Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που συνοδεύται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα οξειδωτικά προσλαµβάνουν ηλεκτρόνια.

• Αναγωγικές ουσίες ή αναγωγικά, ονοµάζονται οι ουσίες που προκαλούν αναγωγή.

• Τα αναγωγικά προκαλούν αναγωγή γιατί περιέχουν άτοµα που µπορούν να οξειδωθούν, δηλαδή να αυξήσουν τον Α.Ο. τους.

• Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που συνοδεύται από µεταφορά ηλεκτρονίων, τα αναγωγικά αποβάλλουν ηλεκτρόνια.

παράδειγµα

• Για παράδειγµα, στην αντίδραση:

• το Cl2 είναι οξειδωτικό,• γιατί προκαλεί την οξείδωση του υδρογόνου και

το Η2 είναι αναγωγικό γιατί προκαλεί την αναγωγή του Cl2.

Πως βρίσκουμε τους συντελεστές σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής:

• Θα συµπληρώσουμε την αντίδραση: ΜnO2 + HCl → ...• Το οξειδωτικό σώµα είναι το ΜnO2 ενώ το αναγωγικό

είναι το HCl. Με βάση τον πίνακα γράφουμε τα προϊόντα:• ΜnO2 + HCl → ΜnCl2 + Cl2• οξειδωτικό αναγωγικό προϊόν αναγωγής προϊόν

οξείδωσης• Το στοιχείο που οξειδώνεται είναι το Cl και η µεταβολή

στον αριθµό οξείδωσής του είναι 1 (από -1 σε 0) ενώ το στοιχείο που ανάγεται είναι το Μn και η µεταβολή στον αριθµό οξείδωσής του είναι 2 (από +4 σε +2).

• Στο ΜnCl2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Cl, ενώ στο Cl2 τοποθετούµε ως συντελεστή τη µεταβολή στον αριθµό οξείδωσης του Mn, διαιρεµένη µε το δύο, γιατί το Cl στο µόριο του Cl2 έχει δείκτη 2.

• ΜnO2 + HCl → 1ΜnCl2 + 1Cl2• Με βάση τους συντελεστές που τοποθετήσαµε στα

προϊόντα τοποθετούµε τους κατάλληλους συντελεστές στα αντιδρώντα. ∆ηλαδή, 4 στο HCl για να ισοσταθµι-

• στούν τα άτοµα του Cl:• ΜnO2 + 4HCl → 1ΜnCl2 + 1Cl2• Για να ισοσταθµίσουµε τα άτοµα του Η προσθέτουµε δύο

µόρια νερού στα προϊόντα:• ΜnO2 + 4HCl → 1ΜnCl2 + 1Cl2 + 2Η2Ο• Άρα η χηµική εξίσωση της αντίδρασης είναι:• ΜnO2 + 4HCl → ΜnCl2 + Cl2 + 2Η2Ο

Κατηγορίες οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων:

Αντιδράσεις σύνθεσης:

• Είναι οι αντιδράσεις στις οποίες δύο ή περισσότερα χηµικά στοιχεία ενώνονται

• και σχηµατίζουν µία χηµική ένωση.

• Για παράδειγµα:

0 0 +1 -1

• H2 +Cl2 2HCl

Αντιδράσεις αποσύνθεσης και διάσπασης:

• Κατά τις αντιδράσεις αυτές µια ένωση διασπάται στα στοιχεία της (αποσύνθεση) ή σε απλούστερες ενώσεις (διάσπαση).

• Για παράδειγµα:

+2 -2 0 0

• 2HgO 2Hg+O2 (αποσύνθεση)

+5 -2 -1 0

• 2KClO3 2KCl + 3O2 (διάσπαση)

Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης:α. Αντικατάσταση µετάλλου από µέταλλο:

• Ένα µέταλλο µπορεί να αντικαταστήσει ένα άλλο σε µια ένωση αρκεί να είναι αναγωγικότερο από αυτό.

• Η αναγωγική ικανότητα των µετάλλων παρέχεται από τη σειρά αναγωγικής ισχύος:

• Li, K, Bα, Cα, Να, Μg, Αl, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

• Για παράδειγµα:• 0 +2 +2 0• Fe+CuSO4 FeSO4 +Cu

μέταλλο οξειδωτική αντίδραση

λίθιο Li Li+ + e-κάλιο K K+ + e-βάριο Ba Ba2+ + 2e-ασβέστιο Ca Ca2+ + 2e-νάτριο Na Na+ + e-Μαγνήσιο Mg Mg2+ + 2e-Αργίλιο Al Al3+ + 3e-ψευδάργυρος Zn Zn2+ + 2e-Χρώμιο Cr Cr3+ + 3e-σίδηρος Fe Fe2+ + 2e-κοβάλτιο Co Co2+ + 2e-νικέλιο Ni Ni2+ + 2e-κασσίτερος Sn Sn2+ + 2e-μόλυβδος Pb Pb2+ + 2e-Υδρογόνο H2 2H+ + 2e-χαλκός Cu Cu2+ + 2e-άργυρος Ag Ag+ + e-υδράργυρος Hg Hg2+ + 2e-λευκόχρυσος Pt Pt2+ + 2e-χρυσός Au Au3+ + 3e-

Αύξ

ηση

της

τάσ

ης γ

ια ο

ξείδ

ωσ

η

Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης

• Στις αντιδράσεις αυτές, το µέταλλο έχει στα προϊόντα τον µικρότερο από του αριθµούς οξείδωσής του. Εξαίρεση είναι ο χαλκός που στα προϊόντα έχει αριθµό οξείδωσης +2.

• Για παράδειγµα: →

• 0 +1 +2 0

2 Cu+ AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag

β. Αντικατάσταση του υδρογόνου των οξέων από µέταλλο:

• Η αντίδραση αυτή πραγµατοποιείται όταν το µέταλλο είναι αναγωγικότερο του υδρογόνου. Και στη περίπτωση αυτή, το µέταλλο στα προϊόντα έχει το µικρότερο από τους αριθµούς οξείδωσής του.

• Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: Μέταλλο + οξύ → αλάτι + υδρογόνο

• Για παράδειγµα: → 0 +1 +2 0• 2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

• Όταν έχουµε διάλυµα ΗΝΟ3 ή πυκνό διάλυµα Η2SΟ4, δεν πραγµατοποιείται αντίδραση απλής αντικατάστασης, αλλά πολύπλοκης µορφής.

γ. Αντικατάσταση του υδρογόνου του νερού:

• Τα πολύ δραστικά µέταλλα Κ, Νa, Ca, Βa αντικαθιστούν το Η του νερού σε κοινή θερµοκρασία και δίνουν τις αντίστοιχες ευδιάλυτες βάσεις και αέριο Η2.

• Για παράδειγµα: 2Κ + 2Η2Ο → 2ΚΟΗ + Η2

• Τα υπόλοιπα µέταλλα, που είναι δραστικότερα του υδρογόνου, αντιδρούν µε υδρατµούς υψηλής θερµοκρασίας και δίνουν οξείδια και αέριο υδρογόνο.

δ. Αντικατάσταση αµετάλλου από αµέταλλο:

• Η οξειδωτική ικανότητα των αµετάλλων παρέχεται από την σειρά οξειδωτικής ισχύος:

• F2, O3, Cl2, Br2, O2, I2, S ...• Στη σειρά αυτή η οξειδωτική ισχύς ελαττώνεται

από αριστερά προς τα δεξιά. Συνεπώς κάθε αµέταλλο αντικαθιστά τα επόµενά του στις ενώσεις τους µε αρνητικό αριθµό οξείδωσης και τα προηγούµενά του στις ενώσεις τους µε θετικό αριθµό οξείδωσης.

• Για παράδειγµα:

Συμπληρώστε τους συντελεστές

• Zn (s) +Fe3+ (aq) Zn2+ (aq) +Fe2+ (aq)   

•  Al (s) +Ag+ (aq) Al3+ (aq) +Ag (s)    

• HNO3 (aq) +Sn (s) NO2 (g)+SnO2 (s) +H2O (l) 

•   HNO3 (aq) +S (s) NO2(g)+H2SO4 (aq) +H2O (l) 

•   MnO4-(aq)+H2S(g)+H+

(aq)S(s)+Mn2+(aq)\+H2O (l)   

MnO4-(aq)+SO3

2-(aq)+H+

(aq)SO42-

(aq)+ Mn2+(aq)\+H2O(l)