Oxidációs szám

Az oxidációs szám a kémiában az egyes atomok oxidációs állapotának leírására szolgáló előjeles szám. Az elemi állapotú anyagok oxidációs száma 0 (nulla), a pozitív értékek oxidált, a negatív értékek pedig redukált állapotra utalnak. Az oxidációs számok a redoxireakciók (lásd még: reakciók) során változhatnak meg.

Az oxidációs szám jelzi az egyes atomok fiktív vagy valós elektromos töltését.

Az oxidációs számok kiszámolásának szabályai

  • Az elemi állapotú anyagok oxidációs száma mindig 0 (például az elemi kén, a hidrogéngáz, oxigén stb.)
  • Egyatomos ionoknak az oxidációs száma megegyezik az ion töltésével.
  • A fluor mindig −1 oxidációs számot kap a vegyületeiben.
  • Vegyületeiben az oxigén legtöbbször −2 oxidációfokú, kivéve a peroxidokat és a szuperoxidokat, ezekben −1, illetve −0.5; valamint a fluorral alkotott vegyületeit, melyekben +1.
  • Vegyületeiben a hidrogént (illetve az I. főcsoport elemeit) mindig +1 oxidációs számmal jellemezhetjük, kivéve a fém-hidrideket, ahol ez −1.
  • Több atomból álló atomcsoport (vegyületek, molekulák) esetén az egyes atomok oxidációs számainak összege megegyezik az atomcsoport elektromos töltésével. Tehát a kifelé semleges töltést mutató molekulák esetén az oxidációs számok összege 0. Ha az oxidációs számok összege nem 0, akkor a részecske elektromos töltéssel rendelkezik, amelyet egyszerű, vagy összetett ionnak nevezünk.

A fenti szabályok alapján gyakorlatilag minden esetben ki tudjuk számolni az oxidációs számokat.

Az oxidációs számok változásai

Az oxidációs számok változása oxidációt illetve redukciót jelent. (A két folyamat egymástól sohasem választható el!) Az ilyen változással járó folyamatokat redoxi-reakcióknak nevezzük.

Az oxidációs számokat a kémiai egyenletekben az adott atomok vegyjele fölé írjuk, így könnyen számolhatunk velük, és követhetjük a változásokat.

Példa: 

+7        +2           +2       +3
MnO−4  + 5 Fe2+  + 8H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ +4 H2O

Ebben a példában a permanganátban lévő mangán(VII) savas közegben 5 elektron felvételével mangán(II)-vé redukálódott, miközben a vas(II) (ferro-ion) 1 elektron leadásával vas(III) (ferri) ionná oxidálódott. Mivel a redoxi-reakció során a felvett és leadott elektronok száma megegyezik, ezért a fenti esetben egy permanganát-ion 5 Fe2+ iont oxidál.

Az oxidációfok

Vannak változó vegyértékű elemek – mint a fentebbi példában a mangán és a vas – amelyeknek az oxidációs száma többféle is lehet. Ha egy molekula tartalmaz legalább két azonos, de különböző oxidációs számú atomot – például Fe3O4-ban a Fe –, akkor abban az atom oxidációs számainak a súlyozott számtani átlagát oxidációfoknak nevezzük.

Példa: 

       +2 +3 +3 4×(-2)
Fe3O4   Fe Fe Fe O4

A vegyületben a vas oxidációs száma + 2 és + 3, az oxidációfoka pedig + 8/3.