Oxidační číslo
Oxidační číslo prvku ve sloučenině je výslednému náboji (skutečnému nebo
myšlenému), který by daný atom získal při úplné polarizaci všech svých vazeb. Jde
o formální pojem, často neodpovídá skutečné elektronové konfiguraci v molekule.
píše se římskou číslicí, vpravo nahoře od značky prvku.
!! Součet oxidačních čísel všech atomů v elektroneutrální molekule je roven nule.
!! Součet oxidačních čísel všech atomů v iontu je roven jeho náboji.
Volný atom má oxidační číslo nula.
Maximální oxidační číslo je u nekovů rovno číslu skupiny.
Minimální oxidační číslo je u nekovů rovno číslu skupiny - 8.
Vyčíslování chemických rovnic
ROVNICE BEZE ZMĚNY OXIDAČNÍHO ČÍSLA (NEREDOXNÍ ROVNICE)
Neredoxní rovnice jsou rovnice chemických reakcí, při kterých nedochází ke změně
oxidačního čísla žádného z atomů. Na zjišťování stechiometrických koeficientů v
rovnicích neredoxních reakcí neexistuje žádný jednoduchý a zároveň univerzální
algoritmus.
• Na začátku najdeme v chemické rovnici látku (reaktant nebo produkt), jejíž vzorec
má největší stechiometrické indexy (resp. obsahuje největší počet atomů).
Stechiometrický koeficient této látky budeme považovat za jednotkový.
• Potom přidáme koeficienty před látky, které obsahují stejné atomy jako látka s
přiděleným jednotkovým koeficientem (podle bilance počtu atomů, případně podle
bilance nábojových čísel).
• Postupně přidáváme koeficienty před látky, které ještě nemají přirazené koeficienty
na základe počtu atomů v látkách, které už koeficienty mají (opět pomocí bilance
počtu atomů, případně podle bilance nábojových čísel).
• Jako předposlední zjišťujeme počty atomů vodíku a podle potřeby doplníme
stechiometrické koeficienty.
• Jako poslední zjistíme počty atomů kyslíku na obou stranách rovnice. Tento krok
obvykle slouží ke kontrole již získaných koeficientů.
a) Na levé straně rovnice se Cl a H vyskytují dvakrát. Podle zákona zachování počtu atomů se
musí stejný počet atomů nacházet i na pravé straně, proto napíšeme před HCl číslo 2.
Výsledná rovnice:
Určete stechiometrické koeficienty rovnic:
b) Na pravé straně rovnice se Cl nachází dvakrát, ale na levé straně jen jedenkrát. Proto
napíšeme před HCl číslo 2. Počet ostatních prvků je stejný na obou stranách.
Určete stechiometrické koeficienty rovnice:
P4O10 + H2O → H3PO4
Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní.
Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů
(tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to P4O10. Na pravé straně rovnice
jsou 4 atomy P, proto před H3PO4 bude koeficient 4:
P4O10 + H2O → 4H3PO4
Jedinou látkou, která nemá určený stechiometrický koeficient, je voda. Pokud je na
pravé straně 12 atomů H a na levé straně se H nachází jen v H2O, před molekulou
H2O bude koeficient 6, čím získáme na obou stranách rovnice stejný počet atomů H:
P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4
Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách
rovnice (16 = 16).
Zjistěte stechiometrické koeficienty v této rovnici:
K2SO4 + Cr2O3 + H2SO4 + H2O → KCr(SO4)2 • 12 H2O
Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní.
Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů
(tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to KCr(SO4)2 • 12 H2O.
Předpokládejme, že jeho stechiometrický koeficient má hodnotu 1. Na pravé straně rovnice
tak bude jeden atom K. Na její levé straně jsou však v reaktantu K2SO4 vázané 2 atomy K.
Podobná situace je i u atomů Cr. Proto musíme svůj předpoklad změnit – předpokládejme
nyní, že stechiometrický koeficient produktu bude 2. Potom na levé straně rovnice budou 2
atomy K a 2 atomy Cr, takže K2SO4 a Cr2O3 budou mít koeficient 1 .
Na pravé straně jsou 4 atomy S (resp. 4 anionty SO4
2–), na levé straně obsahují S dva
reaktanty: K2SO4 a H2SO4. Jelikož je již před K2SO4 koeficient 1 a tato látka obsahuje jeden
atom S, před H2SO4 dáme koeficient 3:
K2SO4 + Cr2O3 + H2SO4 + H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O
K2SO4 + Cr2O3 + 3 H2SO4 + H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O
Zůstal jediný reaktant – H2O. Na pravé straně je 2 • 12 • 2 = 48 atomů H. Na levé straně
obsahují H dva reaktanty – H2SO4 a H2O. Jelikož H2SO4 už má již koeficient přidělený, z rozdílu
mezi požadovaným počtem atomů H a počtem atomů H vázaných v 3 H2SO4 (6) lze zjistit, kolik
atomů H musí přinášet H2O: 48 – 6 = 42. Tolik atomů H obsahuje 21 molekul H2O, proto před
H2O dáme koeficient 21.
Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách
rovnice (40 = 40). Jelikož získané stechiometrické koeficienty (1, 1, 3, 21 = 2) už kromě čísla
1 nemají žádného společného dělitele, vyčíslování rovnice je ukončeno.
K2SO4 + Cr2O3 + 3 H2SO4 + 21 H2O → 2 KCr(SO4)2 • 12 H2O
Určete stechiometrické koeficienty rovnice:
V2O5 + HF + KOH + H2O2 + → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O
Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní.
Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů
(tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě je to K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O.
Předpokládejme, že její stechiometrický koeficient je 1. Vzhledem k této skutečnosti
přiřadíme stechiometrické koeficienty i reaktantům. V produktu jsou 2 atomy V, proto před
V2O5 nebude žádný koeficient (t. j. bude tam koeficient 1). Zároveň máme na pravé straně 3
atomy K a 4 atomy F, proto bude před KOH koeficient 3 a před HF koeficient 4:
Na pravé straně jsou 3 peroxidoligandy (t. j. (O2)3), proto bude před H2O2 koeficient 3.
V2O5 + 4 HF + 3 KOH + H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O
Stechiometrický koeficient pro H2O získáme spočtením atomů H v reaktantech (4 + 3 + 6 =
13) a od získaného součtu odečteme počet atomů H v prvním produktu (5). Výsledek (13 – 5
= 8) představuje počet atomů H vázaných v H2O . Před H2O tedy bude koeficient 4.
V2O5 + 4 HF + 3 KOH + 3 H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + H2O
V2O5 + 4 HF + 3 KOH + 3 H2O2 → K3[V2O2(O2)3F3] • HF • 2 H2O + 4 H2O
Správnost stechiometrických koeficientů ověříme spočítáním atomů O na obou stranách
rovnice (14 = 14). Jelikož získané stechiometrické koeficienty (1, 4, 3, 3 = 1, 4) už nemají kromě
čísla 1 žádného společného dělitele, vyčíslovaní rovnice je ukončeno.
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici:
H3PO4 + CaCO3 → Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O
Oxidační čísla všech atomů se nemění, rovnice není redoxní.
Nejprve vyhledáme molekulu, v jejímž vzorci jsou nejvyšší hodnoty stechiometrických indexů
(tj. obsahuje největší počet atomů). V tomto případě to je Ca3(PO4)2 (jeden z produktů).
Předpokládejme, že její stechiometrický koeficient má hodnotu 1 a vzhledem k této
skutečnosti přiřadíme stechiometrické koeficienty i reaktantům. Na pravé straně rovnice
máme 3 atomy Ca a 2 atomy P, proto před CaCO3 dáme koeficient 3 a před H3PO4 koeficient 2:
Zbývajícím produktům dáme stechiometrické koeficienty na základě počtu atomů C (pro CO2)
a vodíku (pro H2O). Na levé straně jsou 3 atomy C, proto na pravé straně bude před CO2
koeficient 3. Na levé straně rovnice je 6 atomů H, proto před H2O dáme koeficient 3.
Správnost koeficientů ověříme spočtením atomů O na obou stranách rovnice (17 = 17).
Jelikož získané stechiometrické koeficienty (2, 3 = 1, 3, 3) nemají kromě čísla 1 žádného
společného dělitele, vyčíslování chemické rovnice je ukončeno.
2 H3PO4 + 3 CaCO3 → Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O
2 H3PO4 + 3 CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 3 CO2 + 3 H2O
•a) 1,1,1,1
•b) 1,3,2
•c) 2,3,1,6
•d) 1,6,2,3
•e) 2,1,1,1
•f) 1,2,1,2,2
•g) 1,1,1,1
•h) 1,1,1,1
•i) 1,1,1,1
•a) 4,1,4,2
•b) 1,3,2
•c) 1,6,2,3
•d) 1,1,1,1
•e) 1,4,1,2
•f) 2,1,1,1,1
•g) 1,2,2,1
•h) 1,3,1,3
•a) 1,3,3,2
•b) 1,6,2,3
•c) 2,2,5,1,2,14
•d) 1,1,1,1,1,1
•e) 3,2,1,6
•f) 1,6,2,3
•g) 2,1,1,2
•h) 2,1,1,1
OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ (REDOXNÍ) ROVNICE
• Zjistíme oxidační čísla všech atomů v rovnici.
• Napíšeme parciální chemické rovnice pro oxidaci a redukci.
• Matematicky je upravíme tak, aby bylo zachované pravidlo bilance počtu elektronů.
• Obě parciální chemické rovnice sečteme a upravíme, přičemž získáme zkrácenou
redoxní rovnici (SRR).
• Získané počty atomů zohledníme v chemické rovnici pomocí stechiometrických
koeficientů.
• Na základě bilance počtu atomů přiřadíme stechiometrické koeficienty látkám
obsahujícím atomy, které nezměnily oxidační číslo.
• Pokud máme iontovou redoxní rovnici, na zjištění stechiometrických koeficientů
využijeme bilanci nábojových čísel.
Při řešení redoxních rovnic dodržujeme obecná
pravidla na výpočet stechiometrických
koeficientů používáme následující postup:
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici:
Cr + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2
Vypočítáme oxidační čísla všech atomů. Zjistíme, že se mění oxidační čísla atomů Cr a H:
Cr0 + HI
2SVIO–II
4 →CrIII
2(SVIO–II
4)3 + H0
2
Napíšeme parciální chemické rovnice oxidace a redukce:
Cr0 – 3e– → CrIII (oxidace)
HI + 1e– → H0 (redukce)
Jelikož počet přijatých a odevzdaných elektronů musí být stejný, druhou parciální chemickou
rovnici vynásobíme třemi, aby se počet přijatých a odevzdaných elektronů rovnal:
Cr0 – 3e– → CrIII
3HI + 3e– → 3H0
Obě parciální chemické rovnice sečteme a upravíme:
Cr0 – 3e– → CrIII
3HI + 3e– → 3H0
Cr0 – 3e– + 3HI + 3e–→CrIII + 3H0
Po úpravě:
Cr0 + 3HI → CrIII + 3H0
Tato chemická rovnice je zkrácenou formou původní redoxní rovnice a vyjadřuje podstatu
redoxního chemického děje (SRR). Číselné hodnoty, které jsme dostali, nejsou
stechiometrické koeficienty, ale vyjadřují počty atomů, které musí být na levé a pravé straně
rovnice.
Jestliže na levé straně rovnice jsou 3 atomy H, před vzorec H2SO4 bychom museli dát zlomek.
Stejný problém je s H i na pravé straně rovnice. Proto SRR vynásobíme dvěma:
2Cr0 + 6HI → 2CrIII + 6H0
Na levé straně rovnice jsou 2 atomy Cr, proto před Cr bude koeficient 2. Na pravé straně
rovnice mají být rovněž 2 atomy Cr, ale ty jsou již zabezpečené stechiometrickým indexem 2
ve vzorci Cr2(SO4)2, takže tato látka bude mít koeficient 1:
2Cr + 3 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 H2
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici :
Ca3(PO4)2 + SiO2 + C → P4 + CaSiO3 + CO
Vypočítame oxidační čísla všech atomů. Zjistíme, že se mění oxidační čísla atomů P a C:
CaII
3(PVO–II
4)2 + SiIVO–II
2 + C0 → P0
4 + CaIISiIVO–II
3 + CIIO–II
Napíšeme parciální chemické rovnice oxidace a redukce:
C0 – 2e– → CII (oxidace)
PV + 5e– → P0 (redukce)
Jelikož počet přijatých a odevzdaných elektronů musí byť stejný, první parciální chemickou
rovnici vynásobíme 5, druhou parciální chemickou rovnici vynásobíme 2:
5C0 – 10e– → 5CII
2PV + 10e– → 2P0
Počet přijatých a odevzdaných elektronů je stejný. Aby se počet přijatých a odevzdaných
elektronů rovnal, obě parciální chemické rovnice sečteme a dostaneme SRR:
5C0 – 10e– → 5CII
2PV + 10e– → 2P0
5C0 – 10e– + 2PV + 10e– → 5CII + 2P0
po úpravě:
5C0 + 2PV → 5CII + 2P0
Na pravé straně rovnice jsou podle SRR 2 atomy P s oxidačním číslem 0. Ten je však tvořen
čtyřatomovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by měl zlomkovou hodnotu.
Proto SRR vynásobíme číslem 2:
10C0 + 4PV → 10CII + 4P0
Na pravé straně rovnice jsou potřebné 4 atomy P už zabezpečeny stechiometrickým indexem
4 ve vzorci P4, takže tato látka bude mít koeficient 1:
2Ca3(PO4)2 + SiO2 + C → P4 + CaSiO3 + CO
Na obou stranách rovnice by mělo být 10 atomů C. Proto před C dáme koeficient 10 a stejně i
před vzorec CO:
2Ca3(PO4)2 + SiO2 + 10C → P4 + CaSiO3 + 10CO
Ještě chybí koeficienty před SiO2 a CaSiO3.
Na levé straně rovnice je 6 atomů Ca, proto před CaSiO3 dáme koeficient 6. To ale znamená,
že i na levé straně rovnice musí být 6 atomů Si, proto před SiO2 dáme koeficient 6.
2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → P4 + 6CaSiO3 + 10CO
Řešení ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (28 = 28). Jelikož získané
stechiometrické koeficienty (2, 6, 10 = 1, 6, 10) už kromě čísla 1 nemají žádného společného
dělitele, vyčíslování rovnice je ukončeno.
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Vypočítame oxidační čísla všech atomů. Zjistíme, že se mění oxidační čísla atomů Cu a N:
Cu0 + HINVO–II
3 → CuII(NVO–II
3)2 + NIVO–II
2 + HI
2O–II
Napíšeme parciální chemické rovnice oxidace a redukce:
Cu0 – 2e– → CuII (oxidace)
NV + e– → NIV (redukce)
Obě parciální chemické rovnice sečteme:
Cu0 – 2e– → CuII
2NV + 2e– → 2NIV
Cu0 – 2e– + 2NV + 2e– → CuII +2NIV
a po úpravě získáme SRR:
Cu0 + 2NV → CuII +2NIV
Na obou stranách rovnice by měl být jeden atom Cu, koeficient před Cu a Cu(NO3)2 bude 1.
Na pravé straně rovnice by měly být 2 atomy N s oxidačním číslem IV, proto před NO2 dáme
koeficient 2:
Na levé straně rovnice by měly být 2 atomy N s oxidačním číslem V, ale před HNO3 nelze dát
koeficient 2, protože ne všechny atomy N se účastnily redoxního procesu. Na pravé straně
rovnice máme i atomy N s nezměněným oxidačním číslem – v Cu(NO3)2. Proto před
HNO3 musíme dát stechiometrický koeficient, který bude větší než ten, který vyplynul
z řešení parciálních chemických reakcí.
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
Tento koeficient tudíž musí zohlednit redoxní i neredoxní proces. Před Cu(NO3)2 už máme
koeficient 1, z toho vyplývá, že jsou v něm vázané 2 atomy N s oxidačním číslem V. Tudíž před
HNO3 dáme koeficient 4: dva atomy dusíku sa zúčastnily na redoxním procesu, dva nezměnily
oxidační číslo:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
Bez stechiometrického koeficientu zůstává voda. Na levé straně rovnice máme 4 atomy H,
proto před H2O dáme koeficient 2:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Spočítaním atomů kyslíku na obou stranách rovnice (12 = 12) ověříme koeficienty rovnice.
Jelikož získané stechiometrické koeficienty (1, 4 = 1, 2, 2) už kromě čísla 1 nemají žádného
společného dělitele, vyčíslování rovnice je ukončeno.
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici:
KMnO4 + HBr → Br2 + MnBr2 + KBr + H2O
Vypočítáme oxidační čísla všech atomů, mění se oxidační čísla atomů Mn a Br:
KIMnVIIO–II
4 + HIBr–I → Br0
2 + MnIIBr–I
2 + KIBr–I + H2O–II
Napíšeme parciální chemické rovnice oxidace a redukce:
Br–I – 1e– → Br0 (oxidace)
MnVII + 5e– → MnII (redukce)
První parciální chemickou rovnici vynásobíme pěti a obě rovnice sčítame:
5Br–I – 5e– → 5Br0
MnVII + 5e– → MnII
5Br–I – 5e– + MnVII + 5e–= 5Br0 + MnII
a po úpravě získame SRR:
5Br–I + MnVII → 5Br0 + MnII
Na pravé straně rovnice máme mít podle SRR 5 atomů Br s oxidačním číslem 0. Ten je však
tvořen dvouatomovými molekulami, takže stechiometrický koeficient by měl zlomkovou
hodnotu. Proto SRR vynásobíme číslem 2:
10Br–I + 2MnVII → 10Br0 + 2MnII
Získané číselné hodnoty vyjadřují počty atomů, které musí být na levé a pravé straně
rovnice. Na obou stranách rovnice mají být 2 atomy Mn, koeficient před KMnO4 a
MnBr2 bude 2:
2KMnO4 + HBr → Br2 + 2MnBr2 + KBr + H2O
Zároveň na levé straně má být 10 atomů Br s oxidačním číslem –I, ale před HBr nemůžeme dát
koeficient 10. Na pravé straně rovnice se totiž vyskytují i atomy Br s nezměněným oxidačním
číslem –I.
Koeficient před HBr tak musí být větší než 10. Na pravé straně rovnice máme mít 10 atomů Br
s oxidačním číslem 0, proto před Br2 dáme koeficient 5:
2KMnO4 + HBr → 5Br2 + 2MnBr2 + KBr + H2O
Na levé straně rovnice máme dva atomy K, proto před KBr dáme koeficient 2:
2KMnO4 + HBr → 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + H2O
Jelikož na pravé straně rovnice už máme koeficienty před všemi látkami obsahujícími Br,
zjistíme, že na pravé straně je 16 atomů Br, proto před HBr dáme koeficient 16:
2KMnO4 + 16HBr → 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + H2O
Koeficient 16 před KBr zároveň znamená, že 10 atomů Br se zúčastnilo redoxní reakce a zbylých
6 zůstalo nezměněných. Na levé straně rovnice je rovněž 16 atomů H, proto na pravé straně
rovnice dáme před H2O koeficient 8:
2KMnO4 + 16HBr → 5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + 8H2O
Řešení ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (8 = 8). Protože získané
stechiometrické koeficienty (2, 16 = 5, 2, 2, 8) už kromě čísla 1 nemají žádný společný dělitel,
vyčíslování rovnice je ukončeno.
Určete stechiometrické koeficienty v rovnici :
NO2 + NO + NaOH → NaNO2 + H2O
Vypočítáme oxidační čísla všech atomů, zjistíme, že se mění jen oxidační číslo atomů N; jeho
symboly podtrhneme:
NIVO–II
2 + NIIO–II + NaIO–IIHI → NaINIIIO–II
2 + HI
2O–II
Jde o symproporcionační rovnici. Napíšeme parciální chemické rovnice oxidace a redukce:
NII – 1e– → NIII (oxidace)
NIV + 1e– → NIII (redukce)
Protože je počet přijatých a odevzdaných elektronů stejný, rovnice sčítáme:
NII – 1e– → NIII
NIV + 1e– → NIII
NII – 1e– + NIV + 1e– →NIII + NIII
a po úpravě získáme SRR:
NII + NIV → 2NIII
Ze SRR vyplývá, že na pravé straně rovnice máme mít 2 atomy N s oxidačním číslem III a na
levé straně po jednom atomu N s oxidačním číslem II, resp. IV. Do redoxní rovnice doplníme
stechiometrické koeficienty:
NO2 + NO + NaOH → 2NaNO2 + H2O
Na pravé straně rovnice máme 2 atomy Na, proto před NaOH dáme koeficient 2:
NO2 + NO + 2NaOH → 2NaNO2 + H2O
Jedinou látkou bez stechiometrického koeficientu je voda. Na levé straně máme 2 atomy H,
proto před H2O musí byť koeficient 1:
NO2 + NO + 2NaOH → 2NaNO2 + H2O
Řešení ješte ověříme spočítáním atomů O na obou stranách rovnice (5 = 5). Protože získané
stechiometrické koeficienty (1, 1, 2 = 2, 1) už kromě čísla 1 nemají žádného společného
dělitele, je vyčíslování rovnice je ukončeno.
•a) 3,4,3,4,2
•b) 5,2,5,1,6
•c) 2,11,11,6,2,11,8
•d) 1,1,2,1,2,2
•e) 4,11,2,8
•f) 3,10,2,1,18
•g) 5,1,6,3,3
•h) 1,1,1,2
•i) 3,6,1,5,3