Přejít na menu, Přejít na hlavní obsah, Přejít na patičku
Chemické výpočty
Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Bc. Monika Ondroušková

Oxidační číslo

Oxidační číslo je náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdyby elektrony každé vazby, která z něj vychází, byly přiděleny elektronegativnějšímu z vázaných atomů. [21]

Oxidační číslo prvku se zapisuje římskými číslice vpravo nahoře příslušného prvku přímo do chemického vzorce např. oxidační číslo vodíku ve vodě je +I a kyslíku −II, uvedená oxidační čísla se zapíší vpravo nahoru k prvku do chemického vzorce vody, H2IO−II. Oxidační čísla nabývají hodnot od −IV až po +VIII, u kladných hodnot se znak plus zpravidla vynechává. U elektroneutrální molekuly je součet oxidačních čísel všech atomů roven nule, u iontových sloučenin součet oxidačních čísel odpovídá náboji iontu. [21, 23]

Vazba mezi atomy shodného prvku nevede ke změně oxidačního čísla. Například kyslík je prvek tvořený dvouatomovými molekulami O2. Oba vázané atomy kyslíku (O=O) mají stejnou schopnost přitahovat vazebné elektronové páry (mají stejnou elektronegativitu), proto se jim nepřidělují náboje. Z toho vyplývá, že oxidační číslo obou kyslíkových atomů je rovno nule O0=O0,tedy O20. [21]

Neutrální atom prvku má oxidační číslo nula, např. Cu0, Na0. Některé prvky ve sloučeninách nabývají typických oxidačních čísel. Kyslík má zpravidla oxidační číslo rovno −II, např. ve sloučeninách CIVO2−II, C+IIO−II, S+IVO2−II, výjimkou tvoří peroxidy, kde kyslík má oxidační číslo −I, H+I − O−I − O−I − H+I, H2+IO2−I. Prvky první skupiny, alkalické kovy a vodík, mají většinou oxidační číslo rovno +I, výjimkou jsou iontové hydridy, kde vodík má oxidační číslo −I, např. v hydridu sodném má vodík oxidační číslo −I, Na+IH−I. Dalším příkladem prvků, které mají typická oxidační čísla, jsou prvky druhé skupiny, kovy alkalických zemin, jejichž typické oxidační číslo je rovno +II. [21]

Oxidační číslo se určuje následujícími způsoby. První možnost je využití definice, kdy se nejprve napíše strukturní vzorec molekuly, a poté podle elektronegativity přiřadíme náboj prvku, viz u ethanu. Druhým způsob je dopočtení oxidačního čísla, kdy se využívají typická oxidační čísla prvků. Tento způsob je podrobněji na vzorovém příkladu. [21, 23]

Zajímavost

Nula nebyla vždy obsažena v číselné soustavě, nenacházela se ani v římské soustavě číslic, ale používal se arabský zápis pro nulu „0“. Zrození nuly trvalo velmi dlouho, přispěla k tomu především Indie, i když Mayové používali nulu mnohem dříve, ale neovlivnili ostatní národy. Vítězství nuly v Evropě je spojeno hlavně s Leonardem Pisánským (Fibonacci) a jeho knihou Liber Abaci (1202). [31]

Řešené příklady

Určení oxidačního čísla podle definice

Molekula ethanu, H3C−CH3

V molekule ethanu má vodík oxidační číslo +I, protože uhlík má větší schopnost přitahovat vazebné elektronové páry. Vzájemná vazba mezi atomy uhlíku nepřispívá ke změně oxidačního čísla. Z toho plyne, že uhlík má oxidační číslo −III, viz Obrázek 1.

strukturní vzorec ethanu
Obrázek 1: Ethan

Dopočítání oxidačního čísla

  1. NxH3+I

    Součet oxidačních čísel je roven nule, protože amoniak je elektroneutrální molekula. Oxidační číslo vodíku je +I (vodík je elektropozitivnější než dusík), neznámé oxidační číslo dusíku označíme jako x. Napíše se rovnice následujícím způsobem. Vodík se v amoniaku vyskytuje třikrát NxH3+I, proto v rovnici figuruje 3 ∙ 1, přičte se oxidační číslo dusíku, tedy x. Součet oxidačních čísel je roven nule, z uvedených informací se sestaví rovnice:

    x + 3 ∙ 1 = 0, x = −3,

    oxidační číslo dusíku je rovno –III. N−IIIH3+I .

  2. SxO3−II

    Oxidační číslo kyslíku je −II, protože kyslík je elektronegativnější než síra, má větší schopnost přitahovat vazebné elektronové páry. Stejným postupem sestavíme rovnici:

    x − 2 ∙ 3 = 0, x = 6.

    Oxidační číslo síry je +VI. S+VIO3−II

  3. H+IClxO−II

    Vodík má oxidační číslo +I a kyslík –II, kyslík i vodík se v kyselině vyskytuje jedenkrát. Součet oxidačních čísel je roven nule, molekula je elektroneutrální. Rovnice je tvaru

    1∙1 + x − 2 ∙ 1 = 0, x = 1.

    Oxidační číslo chloru v sloučenině je +I, H+IClIO−II, jde tedy o kyselinu chlornou.

  4. H3+IPxO4−II

    Vodík má oxidační číslo +I a vyskytuje se třikrát (3 ∙ 1), kyslík má oxidační číslo rovno –II a v kyselině je právě čtyřikrát (−2 ∙ 4). Oxidační číslo fosforu se označí jako neznámá x. Uvedená molekula je elektroneutrální, z toho vyplývá, že součet oxidačních čísel je roven nule. Rovnice je tvaru

    3 ∙ 1 + x − 2 ∙ 4 = 0, x = 5.

    Oxidační číslo fosforu v kyselině je +V. H3+IP+VO4−II

  5. (SxO4−II)−2

    Kyslík má oxidační číslo –II a v daném iontu jsou obsaženy právě čtyři atomy kyslíku (−2 ∙ 4). Součet oxidačních čísel v iontu je roven −2. Rovnice je tvaru

    x − 2 ∙ 4 = −2, x = 6.

    Oxidační číslo síry je rovno +VI. (SVIO4−II)−2

  6. (Cr2xO7−II)−2

    Oxidační číslo kyslíku je rovno –II, je obsažen sedmkrát (−2 ∙ 7). Oxidační číslo chromu označíme jako neznámou x, chrom je obsažen dvakrát, proto se do rovnice zapíše 2x. V iontu je součet oxidačních čísel roven −2. Rovnice má tvar

    2x − 2 ∙ 7 = −2, x = 6.

    Oxidační číslo chromu v iontu je rovno +VI. (Cr2+VIO7−II)−2