วิธีการ หาเลขออกซิเดชัน

ในวิชาเคมีคำว่า “oxidation” และ “reduction” เป็นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนในอะตอมหรือกลุ่มอะตอม ตัวเลขที่เรียกว่า “เลขออกซิเดชัน” จะถูกกำหนดให้กับอะตอมหรือกลุ่มอะตอม เพื่อช่วยให้นักเคมีสามารถติดตามได้ว่ามีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนกี่ตัว และสารที่เข้าร่วมในปฏิกิริยานั้นเป็นตัวต้านออกซิเดชันหรือยับยั้งการยิ่งออกซิเดชัน กระบวนการกำหนดเลขออกซิเดชันให้กับอะตอมมีความซับซ้อนตั้งแต่ง่ายไปจนถึงซับซ้อน ซึ่งขึ้นอยู่กับประจุของอะตอมและโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลที่อะตอมนั้นประกอบด้วย อย่างไรก็ตาม โชคดีที่วิธีการกำหนดเลขออกซิเดชันถูกกำหนดขึ้นโดยกฎที่สร้างขึ้นเพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจ ยิ่งที่มีความรู้พื้นฐานทางเคมีและพีชคณิต จะทำให้เข้าใจกฎนี้ได้ง่ายยิ่งขึ้น

เลขออกซิเดชันในสารประกอบและไอออน

เลขออกซิเดชันในสารประกอบและไอออนเป็นกฎทางเคมีที่ใช้ในการกำหนดลำดับของอะตอมในสารประกอบและลักษณะประจุของไอออน โดยการพิจารณาสถานะธาตุและโครงสร้างของสารต่างๆ

เลขออกซิเดชันในสารประกอบ

อะตอมของธาตุอิสระมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เสมอ ซึ่งเป็นความจริงทั้งสำหรับอะตอมที่ในสถานะธาตุนั้นประกอบด้วยอะตอมหนึ่งเดียวและอะตอมที่ในสถานะธาตุนั้นมีโมเลกุลคู่หรือหลายโมเลกุล ตัวอย่างเช่น Al(s) และ Cl2 ทั้งคู่มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ 0 เนื่องจากพวกมันอยู่ในสถานะธาตุอิสระ

เรายังสามารถสังเกตได้ว่าสถานะธาตุของกำมะถัน (ซัลเฟอร์) S8 หรือออกตาซัลเฟอร์นั้น แม้จะไม่ปกติ ก็มีเลขออกซิเดชันเป็น 0 ซึ่งเป็นความจริงที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดสถานะธาตุในสารประกอบ

เลขออกซิเดชันในไอออน

ไอออนมีเล ขออกซิเดชันเท่ากับประจุสุทธิของมัน ซึ่งเป็นความจริงทั้งกับไอออนที่ไม่ได้มีพันธะกับธาตุอื่นและกับไอออนที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบไอออนิก

ตัวอย่างเช่น ไอออน Cl- มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -1 ซึ่งเป็นไอออนคลอรีน (Cl) ที่ยังคงมีเลขออกซิเดชันเป็น -1 เมื่อมันเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ NaCl เนื่องจากไอออนของโซเดียม (Na) มีค่าประจุ +1 และไอออนของ Cl มีค่าประจุ -1 ดังนั้นเลขออกซิเดชันของไอออนคลอรีนยังคงเป็น -1

สำหรับไอออนของโลหะ สามารถมีเลขออกซิเดชันหลายตัวได้ ซึ่งเลขออกซิเดชันนั้นจะแสดงความสามารถในการเปลี่ยนแปลงประจุของไอออน

ธาตุโลหะและประจุ

ธาตุโลหะมีประจุมากกว่าหนึ่ง ตัวอย่างเช่นธาตุเหล็ก (Fe) สามารถมีไอออนได้ทั้ง +2 และ +3 ค่าประจุไอออนของโลหะสามารถพิจารณาจากความสัมพันธ์กับประจุของอะตอมตัวอื่นในสารประกอบที่มันเป็นส่วนหนึ่งในนั้น หรือเมื่อเขียนเป็นตัวหนังสือ ก็จากการใช้เลขแบบโรมัน (เช่นไอออนของเหล็ก (III) จะมีประจุ +3)

ตัวอย่างการคำนวณค่าประจุสุทธิ

เราจะใช้ตัวอย่างสารประกอบ AlCl3 ที่มีส่วนผสมของไอออนอลูมิเนียม ค่าประจุสุทธิของสารประกอบนี้จะเป็น 0 เนื่องจากเราทราบว่าไอออน Cl– มีค่าประจุ -1 และมีไอออนของคลอรีนนี้อยู่ 3 Cl– ในสารประกอบ ดังนั้นไอออนของอลูมิเนียม (Al) จะต้องมีค่าประจุ +3 เพื่อให้ค่าประจุสุทธิรวมกันได้เป็น 0 ดังนั้นเลขออกซิเดชันของ Al จึงเท่ากับ +3

เลขออกซิเดชันของออกซิเจน

เกือบทุกกรณี อะตอมของออกซิเจนจะมีเลขออกซิเดชัน -2 แ ต่มีข้อยกเว้นบางข้อในกฎนี้:

• เมื่อออกซิเจนอยู่ในสถานะธาตุ (O₂) เลขออกซิเดชันจะเป็น 0 เช่นเดียวกับอะตอมของธาตุอื่น ๆ
• เมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของเปอร์ออกไซด์ (peroxide) เลขออกซิเดชันจะเป็น -1 ซึ่งเป็นลำดับชั้นของสารประกอบที่มีไอออนเดียวของออกซิเจน (หรือประจุลบเปอร์ออกไซด์ O₂^-2)
• ตัวอย่างเช่นในโมเลกุล H₂O₂ (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน (และประจุ) -1
• เมื่อออกซิเจนรวมตัวกับฟลูออรีน (fluorine) เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น +2
• สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกฎของฟลูออรีน ในกรณีของ (O₂F₂) มันจะเป็น +1 กำหนดเลขออกซิเดชัน +1 ให้กับไฮโดรเจน (มีข้อยกเว้น)

กฎของฟลูออรีน

เมื่อออกซิเจนรวมตัวกับฟลูออรีน:

• เมื่อออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของซูเปอร์ออกไซด์ เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น -0.5
• เมื่อออกซิเจนรวมตัวกับฟลูออรีนในกรณีของ ( O₂F₂) เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น +2

ดังนั้น, การเลือกใช้เลขออกซิเดชันขึ้นอยู่กับสถานะและสารประกอบที่ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่ง

เลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ

เลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบเปรียบเสมือนกับออกซิเจนที่สำคัญเหมือนกัน แต่ความพิเศษของเลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนนั้นมีความแตกต่าง

เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนทั่วไปจะมีเลขออกซิเดชัน +1 (เว้นแต่ถ้าอยู่ในสถานะธาตุเหมือน H2)

แต่ในกรณีของไฮไดรด์ (hydride) ที่เป็นสารประกอบพิเศษ ไฮโดรเจนจะมีเลขออกซิเดชัน -1

ตัวอย่าง

ใน H2O, เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนเป็น +1 เนื่องจากออกซิเจนมีประจุ -2 และเราต้องการประจุที่เท่ากับ +1 เพื่อให้ประจุของสารประกอบรวมกันเป็นศูนย์

อย่างไรก็ดีในโซเดียมไฮไดรด์ (NaH) เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนเป็น -1 เพราะไอออนของโซเดียมมีประจุ +1 และเมื่อรวมกันค่าประจุสุทธิของสารประกอบต้องเท่ากับศูนย์

เลขออกซิเดชันของฟลูออรีน

ฟลูออรีน จะมีเลขออกซิเดชัน -1 เสมอ เนื่องจากเป็นธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาทิวิตีสูงที่สุด

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือฟลูออรีนเป็นธาตุที่มีความสามารถในการปล่อยอิเล็กตรอนของตัวเองน้อยที่สุด และมีความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเข้าหาตัวเองมากที่สุด

เพื่อสรุปค่าประจุของฟลูออรีนจึงไม่เปลี่ยนแปลงและเลขออกซิเดชันของฟลูออรีนเท่ากับค่าประจุของสารประกอบ

การตรวจสอบเลขออกซิเดชันในสารประกอบ

เลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบต้องรวมกันแล้วเท่ากับค่าประจุของสารประกอบนั้น

ตัวอย่างเช่น หากสารประกอบหนึ่งไม่มีประจุ ต้องมีการรวมเลขออกซิเดชันของอะตอมแต่ละตัวเท่ากับศูนย์

หากสารประกอบเป็นไอออนหลายอะตอมที่มีประจุสุทธิ -1 ต้องมีการรวมเลขออกซิเดชันทั้งหมดเท่ากับ -1

การตรวจสอบเลขออกซิเดชันในสารประกอบเป็นวิธีที่ดีในการตรวจสอบความถูกต้องของงาน

การหาเลขออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบ

เมื่อต้องการหาเลขออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบโดยไม่มีกฎเลขออกซิเดชันที่เป็นที่รู้จักอยู่แล้ว สามารถทำได้โดยการใช้กระบวนการกำจัดทิ้ง เริ่มต้นจากการหาเลขออกซิเดชันของอะตอมอื่นในสารประกอบก่อน จากนั้นใช้ค่าประจุสุทธิของสารประกอบเพื่อแก้โจทย์ในการหาเลขออกซิเดชันของอะตอมที่ไม่ทราบค่าประจุ

ตัวอย่าง

เราสามารถใช้วิธีการกำหนดเลขออกซิเดชันเชิงพีชคณิตในการหาเลขออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบ โดยใช้กฎการกำหนดเลขออกซิเดชันของอะตอมอื่นในสารประกอบ โดยระวังการยกเว้นสำหรับอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจน ในตัวอย่างของสารประกอบ Na2SO4 เราทราบว่าไอออนของโซเดียม (Na) มีเลขออกซิเดชันเป็น +1 และอะตอมของออกซิเจน (O) มีเลขออกซิเดชันเป็น -2 จากนั้นเราจะคูณจำนวนของอะตอมแต่ละตัวด้วยเลขออกซิเดชันของมัน

การคำนวณ

ในสารประกอบ Na 2SO4 เรามีอะตอมโซเดียม (Na) 2 อะตอมและอะตอมออกซิเจน (O) 4 อะตอม ดังนั้นเราจะคูณ 2 × +1 (เลขออกซิเดชันของโซเดียม) และคูณ 4 × -2 (เลขออกซิเดชันของออกซิเจน) ซึ่งจะได้คำตอบเท่ากับ 2 (โซเดียม) และ -8 (ออกซิเจน) รวมผลลัพธ์เข้าด้วยกัน

การคำนวณเลขออกซิเดชันปริศนาในสารประกอบ

เพื่อหาเลขออกซิเดชันปริศนาในสารประกอบให้ได้อย่างถูกต้อง จะต้องรวมผลลัพธ์ของการคูณทั้งหมดเข้าด้วยกัน โดยไม่ต้องคิดเลขออกซิเดชันของอะตอมปริศนาเข้าไปภายในสารประกอบ

ตัวอย่าง Na2SO4

ในตัวอย่าง Na2SO4 ของเรานั้น เราจะบวก 2 เข้าไปใน -8 และได้ -6 โดยการคำนวณเลขออกซิเดชันปริศนาโดยอาศัยค่าประจุสุทธิของสารประกอบ

ขั้นตอนที่ 1: หาผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบค่า

ผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบค่า = -6

ขั้นตอนที่ 2: แทนค่าเลขออกซิเดชันปริศนาที่คุณกำลังแก้โจทย์ด้วยตัวแปร S

เลขออกซิเดชันปริศนาที่คุณกำลังแก้โจทย์ = S

ขั้นตอนที่ 3: ตั้งสมการที่มีคำตอบจากขั้นตอนก่อนหน้าบวกเลขออกซิเดชันปริศนาเท่ากับค่าประจุสุทธิของสารประกอบ

ผลรวมของเลขออกซิเดชันที่ทราบค่า + เลขออกซิเดชันปริศนาที่คุณกำลังแก้โ จทย์ = ค่าประจุสุทธิของสารประกอบ

-6 + S = 0

ขั้นตอนที่ 4: แก้สมการเพื่อหาค่าของตัวแปร S

S = 0 + 6

S = 6

ดังนั้น กำมะถันมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ 6 ใน Na2SO4

คุณกำลังดูโพสต์นี้ วิธีการ หาเลขออกซิเดชัน

เคล็ดลับในสารประกอบและปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันในองค์ประกอบ

ในประเภทนี้ของปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันในสารประกอบ ผลรวมของเลขออกซิเดชันขององค์ประกอบทั้งหมดจะต้องเท่ากับศูนย์ ตัวอย่างเช่น หากมีไอออนที่มี 2 อะตอม ผลรวมของเลขออกซิเดชันจะต้องเท่ากับประจุของไอออน

การรู้วิธีอ่านตารางธาตุและรู้ว่าโลหะกับอโลหะแต่ละตัวอยู่ตรงไหนบ้างจะช่วยในการเข้าใจและปฏิบัติตามความต้องการได้มากขึ้น

คุณสมบัติของอะตอมในสถานะธาตุและไอออน

อะตอมในรูปแบบสถานะธาตุจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0 ส่วนไอออนของอะตอมเดี่ยวจะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับค่าประจุของมัน

โลหะในกลุ่ม 1A ในรูปแบบสถานะธาตุจะมีเลขออกซิเดชันเป็น +1

โลหะในกลุ่ม 2A ในรูปแบบสถานะธาตุเช่น แมกนีเซียมและแคลเซียม จะมีเลขออกซิเดชันเป็น +2

สำหรับไฮโดรเจนและออกซิเจนจะมีความเป็นไปได้ที่จะมีเลขออกซิเดชันที่แตกต่างกัน 2 จำนว นขึ้นอยู่กับว่ามันจับพันธะกับอะไร

เคล็ดลับสำหรับการระบุปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน

สองกฎที่จำเป็นต้องจำไว้เพื่อช่วยในการพิจารณาความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันกับปฏิกิริยารีดักชันคือ:

OIL RIG – Oxidation Is Loss (of electrons), Reduction Is Gain (of electrons)

หรือ ออกซิเดชันคืออิเล็กตรอนลด รีดักชันคืออิเล็กตรอนเพิ่ม

LEO GER – Loss of Electrons- Oxidation, Gain of Electrons- Reduction

หรืออิเล็กตรอนสูญคือออกซิเดชัน อิเล็กตรอนเพิ่มคือรีดักชัน

อะตอมของโลหะมักจะสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนประจุบวก (ปฏิกิริยาออกซิเดชัน) อะตอมของอโลหะมักจะดึงอิเล็กตรอนเข้ามาสร้างไอออนประจุลบ (ปฏิกิริยารีดักชัน) ไอออนที่มีอยู่อาจดึงหรือเสียอิเล็กตรอนเพื่อกลายเป็นไอออนที่มีประจุต่างออกไปหรือเป็นอะตอมที่มีค่าประจุเป็นกลาง

สิ่งของที่ใช้ในการหาเลขออกซิเดชัน

ในกระแสข้อมูลที่ไหลผ่านอินเทอร์เน็ตทุกวันนี้ เราสามารถหาเลขออกซิเดชันได้โดยใช้เครื่องมือและวัตถุมีที่เป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์เคมี สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญเพราะเป็นเครื่องมือที่ช่วยให้เราสามารถหาเลขออกซิเดชันได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ

ตารางธาตุ

ตารางธาตุเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญในเคมี เนื้อหาภายในตารางธาตุระบุรายละเอียดของธาตุที่รู้จักอยู่ในธรรมชาติ รวมถึงสัญญาณและคุณสมบัติทางเคมีของแต่ละธาตุ การใช้ตารางธาตุเป็นส่วนสำคัญในการหาข้อมูลเกี่ยวกับธาตุที่เราสนใจในกระบวนการหาเลขออกซิเดชัน

หนังสือเคมี

หนังสือเคมีเป็นแหล่งข้อมูลที่มีความเชี่ยวชาญในด้านเคมี ในหนังสือเคมีเราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับหลักการและทฤษฎีในเคมีที่เกี่ยวข้องกับการหาเลขออกซิเดชัน หนังสือเคมีจะมีข้อมูลที่ละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับเลขออก ซิเดชัน

กระดาษ ปากกา หรือดินสอ

กระดาษ ปากกา หรือดินสอเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเขียนและบันทึกข้อมูล เมื่อเราหาเลขออกซิเดชัน เราสามารถใช้กระดาษ ปากกา หรือดินสอในการทำความเข้าใจและบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการหาเลขออกซิเดชัน

เครื่องคิดเลข

เครื่องคิดเลขเป็นเครื่องมือที่ช่วยในกระบวนการคำนวณต่างๆ ในการหาเลขออกซิเดชัน เราสามารถใช้เครื่องคิดเลขเพื่อทำคำนวณและตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้จากการหาเลขออกซิเดชันได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์และจะให้ข้อมูลที่จำเป็นในกระบวนการหาเลขออกซิเดชันให้คุณได้รับทราบ