Uimhreacha Ocsaídiúcháin, Gníomhairí Redox, agus Cothromú Leath-Imoibrithe

An rud a thaifeadann uimhir ocsaídiúcháin

Is é uimhir ocsaídiúcháin an muirear a bheadh ag adamh dá mbeadh gach banda idir adaimh dhifriúla go hiomlán ianach, agus na leictreoin chomhroinnte sannta don adamh is leictridhiúltaí; roinntear leictreoin a chomhroinntear idir adaimh chomhionanna go cothrom. Is áireamh foirmiúil é, ní muirear tomhaiste. In uisce, sanntar −2 d'ocsaigin agus +1 do gach hidrigin, cé go bhfuil na fíormhuirir pháirteacha i bhfad níos lú.

Is ionann ocsaídiú agus méadú ar uimhir ocsaídiúcháin, rud a fhreagraíonn do chailliúint leictreon. Is ionann laghdú agus laghdú ar uimhir ocsaídiúcháin, gnóthú leictreon. Tarlaíonn an dá cheann le chéile i gcónaí, mar caithfidh speiceas eile na leictreoin a chailleann speiceas amháin a ghnóthú. In aon chothromóid redox, is ionann an méadú iomlán ar uimhir ocsaídiúcháin agus an laghdú iomlán, agus tá gach modh cothromaithe bunaithe ar an gcomhionannas sin.

Uimhreacha ocsaídiúcháin a shannadh in ord tosaíochta

Cuir na rialacha i bhfeidhm ó bharr an liosta síos. Nuair a bhíonn easaontas idir dhá riail, buaileann an ceann is airde, agus aimsítear an t-adamh anaithnid deireanach i bhfoirmle de réir difríochta.

Maidir leis an ian fosfáite dihidrigine, H₂PO₄⁻: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, mar sin P = +5. Maidir leis an ian tetrathianáite, S₄O₆²⁻: 4S + 6(−2) = −2, mar sin is é +10 iomlán na gceithre adamh sulfair agus is é +2.5 an meán. Ciallaíonn toradh codánach go bhfuil adaimh den eilimint chéanna i dtimpeallachtaí difriúla agus gur meán é an uimhir a thuairiscítear. Is é +8/3 meán maignitít, Fe₃O₄, mar go bhfuil Fe²⁺ amháin ann do gach dhá Fe³⁺.

• Is 0 é adamh in eilimint íon (Fe, O₂, S₈).
• Is ionann ian aoindamhach agus a mhuirear (is +2 é Mg²⁺, is −1 é Br⁻).
• Suimíonn na huimhreacha ocsaídiúcháin i bhfoirmle go dtí a muirear iomlán.
• Is −1 é fluairín ina chomhdhúile go léir.
• Is +1 iad miotail ghrúpa 1 agus +2 miotail ghrúpa 2 i gcomhdhúile.
• Is +1 é hidrigin le neamhmhiotail agus −1 i hiodríde miotail ar nós NaH.
• Is −2 é ocsaigin de ghnáth, ach −1 i bperocsaídí (H₂O₂), −½ i sár-ocsaídí (KO₂), agus +2 in OF₂.
• Is −1 iad clóirín, bróimín, agus iaidín de ghnáth, ach amháin nuair atá siad nasctha le hocsaigin nó le halaigin níos éadroime.

An gníomhaire ocsaídiúcháin agus an gníomhaire laghdaithe a ainmniú

Glacann an gníomhaire ocsaídiúcháin le leictreoin agus is cúis le rud éigin eile a ocsaídiú, mar sin laghdaítear é féin. Tugann an gníomhaire laghdaithe leictreoin uaidh agus ocsaídítear é féin. Ainmnigh an speiceas iomlán seachas adamh amháin.

Smaoinigh ar 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l). Ardaíonn iarann ó +2 go +3, mar sin ocsaídítear Fe²⁺ agus is é an gníomhaire laghdaithe é. Titeann ocsaigin ó −1 sa pherocsaíd go −2 in uisce, mar sin laghdaítear H₂O₂ agus is é an gníomhaire ocsaídiúcháin é. Fanann hidrigin ag +1 ar fud. Cailleann dhá ian iarainn leictreon amháin an ceann agus gnóthaíonn dhá adamh ocsaigine perocsaíde ceann an ceann, mar sin cailltear dhá leictreon agus gnóthaítear dhá cheann.

Is féidir le speiceas amháin an dá ról a imirt. In Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O, téann adamh clóirín amháin ó 0 go −1 agus an ceann eile ó 0 go +1. Díchomhréireacht is ainm air seo, agus is é Cl₂ an gníomhaire ocsaídiúcháin agus an gníomhaire laghdaithe araon.

Cothromú leath-imoibrithe i dtuaslagán aigéadach

Ligeann ocsaídiú a scaradh ón laghdú duit gach aistriú leictreon a chothromú ar leith, agus ansin na leatha a chomhcheangal ionas go gcealaíonn na leictreoin. Soláthraíonn uisce adaimh ocsaigine agus soláthraíonn H⁺ adaimh hidrigine toisc gurb iad sin na speicis atá i láthair i ndáiríre in uisce aigéadach.

Sampla oibrithe 1. In aigéad, ocsaídíonn dícróimeáit nítrít: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. Téann cróimiam ó +6 go +3 agus nítrigin ó +3 go +5. Leath ocsaídiúcháin: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, le muirear −1 ar gach taobh. Leath laghdaithe: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, le muirear +6 ar gach taobh. Freagraíonn na sé leictreon do dhá adamh cróimiam ag athrú trí aonad an ceann.

Iolraigh an leath ocsaídiúcháin faoi 3 ionas go mbaineann 6e⁻ leis an dá leath, ansin cuir le chéile: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. Cealaigh 6H⁺ agus 3H₂O ón dá thaobh: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. Seiceáil: Cr 2 agus 2; N 3 agus 3; O 7 + 6 = 13 agus 9 + 4 = 13; H 8 agus 8; muirear −2 + 8 − 3 = +3 agus +6 − 3 = +3.

• Roinn an chothromóid chnámharlaigh ina leath ocsaídiúcháin agus ina leath laghdaithe.
• Cothromaigh gach eilimint seachas O agus H.
• Cothromaigh O trí H₂O a chur leis, ansin cothromaigh H trí H⁺ a chur leis.
• Cothromaigh muirear trí leictreoin a chur leis an taobh is dearfaí.
• Scálaigh na leatha ionas go meaitseálann na leictreoin, cuir le chéile iad, agus cealaigh aon rud atá ar an dá thaobh.
• Seiceáil adaimh agus muirear, agus deimhnigh nach bhfuil aon leictreoin fágtha.

An modh a thiontú do thuaslagán bunúsach

I dtuaslagán bunúsach, tá OH⁻ flúirseach agus níor cheart go mbeadh H⁺ sa chothromóid dheiridh. Cothromaigh amhail is dá mbeadh an tuaslagán aigéadach, ansin cuir go leor OH⁻ leis an dá thaobh chun gach H⁺ a iompú ina uisce. Coinníonn an speiceas céanna a chur leis an dá thaobh an chothromóid cothromaithe.

Sampla oibrithe 2. Ocsaídíonn hipeaclóirít hiodrocsaíd cróimiam(III) go cróimeáit i mbonn: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. Téann cróimiam ó +3 go +6 agus clóirín ó +1 go −1. Leath ocsaídiúcháin: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. Leath laghdaithe: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. Is é 6 an comhiolraí is lú de 3 agus 2, mar sin dúbail an chéad leath agus triúr an dara ceann.

Tugann cur le chéile agus cealú 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O. Cuir 4OH⁻ leis an dá thaobh; ar dheis, éiríonn 4H⁺ + 4OH⁻ ina 4H₂O. Deiridh: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). Seiceáil: Cr 2 agus 2; Cl 3 agus 3; O 6 + 3 + 4 = 13 agus 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 agus 10; muirear −7 ar gach taobh.

Botúin choitianta i gcuntasaíocht redox

Botúin chuntasaíochta is ea an chuid is mó d'earráidí redox, agus tá seiceáil shonrach ag gach ceann.

Mar thástáil dheiridh, deimhnigh le huimhreacha ocsaídiúcháin amháin go bhfuil leictreoin chailte comhionann le leictreoin ghnóthaithe. I sampla oibrithe 2, cailleann dhá adamh cróimiam 3 leictreon an ceann (6 san iomlán) agus gnóthaíonn trí adamh clóirín 2 an ceann (6 freisin).

• Adamh a ainmniú mar ghníomhaire: scríobh gur é Cr₂O₇²⁻ an gníomhaire ocsaídiúcháin, ní cróimiam.
• An t-athrú in aghaidh an adaimh a chomhaireamh ach ní in aghaidh na foirmle: tógann Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ 6 leictreon, ní 3.
• Leictreoin a chur ar an taobh mícheart: is táirgí iad i leath ocsaídiúcháin agus is imoibrithe iad i leath laghdaithe. Má theipeann ar an seiceáil muirir, féach anseo ar dtús.
• Ocsaigin a chothromú le O, O₂, nó O²⁻ in ionad H₂O. Níl ianta ocsaíde saora ann in uisce.
• H⁺ a fhágáil i bhfreagra tuaslagáin bhunúsaigh, nó dearmad a dhéanamh uisce a chealú tar éis OH⁻ a chur leis.
• A ghlacadh leis go bhfuil ocsaigin −2 i gcónaí: seiceáil le haghaidh perocsaídí, sár-ocsaídí, agus bannaí O–F.
• Nodaireacht a mheascadh: scríobhtar uimhir ocsaídiúcháin le comhartha ar dtús (+3); scríobhtar muirear iain le huimhir ar dtús (3+).