If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah

Oxidační číslo

Na úvod k oxidačně-redukčním reakcím: Jak určit oxidační číslo a jak se uplatní v oxidačně-redukčních reakcích.

Co jsou oxidační čísla?

Chemici používají oxidační čísla (nebo oxidační stavy či stupně) ke sledování toho, kolik elektronů přísluší danému atomu. Oxidační čísla vždy neodpovídají skutečným nábojům v molekulách a určujeme je pro atomy, které se podílejí na kovalentních (a také iontových) vazbách.
Pojďme si oxidační čísla přiblížit na několika příkladech!

Jak zjistit hodnotu oxidačního čísla

Oxidační čísla typicky píšeme se znaménkem (plus nebo minus) na začátku a typicky římskými číslicemi. Chemici pro zjištění oxidačního čísla používají následující postup:
Pravidlo č. 1, point, spaceAtomy mají ve svém základní stavu oxidační číslo 0.
Pravidlo č. 2, point, spaceU iontů skládajících se pouze z jednoho prvku (například jediný atom) je oxidační číslo rovné jejich náboji.
Pravidlo č. 3, point, spaceVe sloučeninách: halogeny mají v halogenidech přidělené oxidační číslo −, I; kyslík typicky −, I, I (kromě sloučenin peroxidu, kdy má oxidační číslo −, I a v binárních sloučeninách s fluorem, kdy má kladné oxidační číslo); a vodík má typicky oxidační číslo plus, I. Pokud ale existuje jako hydridový iont start text, H, end text, start superscript, −, end superscript, pak má přednost pravidlo č. 2.
Pravidlo č. 4, point, spaceVe sloučeninách mají všechny ostatní atomy přidělené oxidační číslo tak, aby se součet oxidačních čísel všech atomů rovnal náboji celé sloučeniny.

Zjišťování oxidačního čísla v molekulách start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript a start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text

Když používáme tento postup, tak nejdříve začneme pravidlem č. 1 a pokračujeme dále dolů, dokud se nedostaneme nakonec. Následováním této posloupnosti nejdříve určíme oxidační čísla jednoduchých atomů a u složitějších k nim pak dojdeme procesem eliminace.
Příklad: Jaké oxidační číslo má atom vodíku v start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript a start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text?
start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript: Zde použijeme pravidlo č. 1. Vzhledem k tomu, že start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript je v základním stavu, oxidační číslo bude 0.
start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text: Pravidla 1 a 2 se zde neuplatní, takže je přeskočíme. Pravidlo 3 nám říká, že vodík typicky má oxidační číslo plus, I, pokud nejde o hydrid. Zde o hydrid nejde, ale i kdybychom si nebyli jisti, jestli bude mít vodík oxidační číslo plus, I nebo minus, I, stačí použít pravidlo 4, abychom se ujistili.
Pravidlo 4 nás informuje o tom, že všechna oxidační čísla ve sloučenině musí dohromady dát hodnotu náboje sloučeniny, a pravidlo 3 říká, že kyslík má typicky oxidační číslo minus, I, I. Voda je neutrální sloučenina, celkové oxidační číslo musí být 0. Pokud vodíku přidělíme oxidační číslo minus, I, protože se domníváme, že by mohlo jít o hydrid, takto nám vyjde takovýto součet oxidačních čísel:
start text, left parenthesis, o, x, i, d, a, c, with, \v, on top, n, ı, with, \', on top, space, c, with, \v, on top, ı, with, \', on top, s, l, o, space, O, end text, dot, start text, p, o, c, with, \v, on top, e, t, space, a, t, o, m, u, with, \r, on top, space, O, right parenthesis, end text, plus, start text, left parenthesis, o, x, i, d, a, c, with, \v, on top, n, ı, with, \', on top, space, c, with, \v, on top, ı, with, \', on top, s, l, o, space, H, end text, dot, start text, p, o, c, with, \v, on top, e, t, space, a, t, o, m, u, with, \r, on top, space, H, right parenthesis, end text, equals, left parenthesis, minus, 2, dot, 1, right parenthesis, plus, left parenthesis, minus, 1, dot, 2, right parenthesis, equals, minus, 4
Nějak nám to nevychází! Pokud ale vodíku přidělíme oxidační číslo plus, 1, získáme součet oxidačních čísel: left parenthesis, minus, 2, dot, 1, right parenthesis, plus, left parenthesis, plus, 1, dot, 2, right parenthesis, equals, 0, což je v tomto případě očekávaný výsledek, jelikož se jedná o neutrální molekulu. Použitím pravidel 3 a 4 jsme tedy došli k tomu, že oxidační číslo vodíku v start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text bude plus, 1.
Opakování: Jaké má oxidační číslo síra v síranovém aniontu? start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript?

K čemu je oxidační číslo: Oxidace a redukce

Takže teď už víme, jak zjistit oxidační číslo. To je určitě super, ale proč je to pro nás vlastně důležité? Přece jen jsou ta čísla vlastně vymyšlená.
Tenký pásek stříbrného hořčíkového kovu hoří bílým plamenem a vzniká bílošedá pevná látka - oxid hořečnatý.
Když dochází k hoření čistého kovového hořčíku, hořčík se oxiduje a vzniká oxid hořečnatý. Fotografie z Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Chemici většinou chtějí mít o elektronech přehled, protože chtějí vědět, kdy se elektrony přesouvají z jednoho atomu na druhý. V příkladu výše jsme viděli, že oxidační číslo vodíku je jiné v start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript oproti start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text. Když se tato oxidační čísla porovnají, chemik by nám řekl, že vodík ve vodě má oproti samostatnému vodíku méně elektronů.
Tady máme rovnici reakce, při které se z plynného vodíku a plynného kyslíku stává voda:
2, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, plus, start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, right arrow, 2, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis
Dále uvidíme, že při této reakci zanikají chemické vazby a vytvářejí se nové, zároveň ale dochází ke snížení počtu elektronů na start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript. Chemici k popisu těchto dějů, u kterých dochází ke ztrátě či získávání elektronů, používají množství zvláštních termínů:
Oxidace je ztráta jednoho nebo více elektronů na atomu. Když se oxidační číslo prvku zvýší, znamená to, že došlo ke ztrátě elektronů a že prvek oxiduje. V reakci výše start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript oxiduje, protože ztrácí elektrony, aby se utvořilo start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text. Ztráta elektronů je zjevná na oxidačním čísle, které se mění z 0 na plus, I. Protože atom vodíku ztratil elektron (který měl záporný náboj), oxidační číslo se zvýšilo.
Redukce je získání jednoho nebo více elektronů. Když se oxidační číslo prvku sníží, znamená to, že došlo k získání elektronů a tedy že u tohoto prvku došlo k redukci. Při reakci, kdy vzniká voda, dochází k redukci start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript, protože oxidační číslo každého atomu kyslíku se snižuje z 0 na minus, I, I kvůli získání 2 záporně nabitých elektronů.
Oxidaci a redukci si můžete zapamatovat například takto:
1, point, spacePři oxidaci se atom zbavuje záporných elektronů, jeho oxidační číslo se tedy zvyšuje a stává se kladnějším!
2, point, spacePEO NER: "Pozbytí Elektronu je Oxidace" a "Nabytí Elektronu je Redukce"
Termíny oxidační činidlo a redukční činidlo úzce souvisí s oxidací a redukcí.
Redukční činidlo ztrácí elektrony a dochází tak u něj při chemické reakci k oxidaci. V našem příkladu je start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript redukčním činidlem, protože u něj dochází k oxidaci, která působí redukci start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript.
Oxidační činidlo získává elektrony a při chemické reakci u něj dochází k redukci. V naší reakci je start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript oxidační činidlo, protože je zodpovědné za oxidaci redukčního činidla start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript.

Oxidační číslo a redoxní reakce

Chemickým reakcím, při kterých dochází k přenosu elektronů, se říká oxidačně-redukční či redoxní reakce. Změny oxidačního čísla jsou signálem, že dochází k přesunu elektronu. Všechny redoxní reakce jsou tvořeny redukcí i oxidací (bez jednoho nemůže být druhé).
Mnoho typů reakcí spadá mezi redoxní reakce - například hoření, jednoduchá substituce či rozklad. Oxidační číslo a redoxní reakce jsou v pokročilé chemii a v biochemii, elektrochemii a organické i anorganické chemii velmi důležitými koncepty. V tomto článku se nebudeme redoxními reakcemi zaobírat dopodrobna, důležité ale je, abys věděl/a, že oxidační čísla mají svůj význam a ještě se nám jejich znalost bude hodit!

Shrnutí

Chemici používají oxidační čísla k tomu, aby věděli, jak jsou elektrony rozmístěny ve sloučenině. Abychom přiřadili oxidační čísla k atomům sloučeniny, využijeme daný postup. Změny v oxidačním stavu, ke kterým dojde během reakce, vypovídají o tom, že došlo k přesunu elektronů. Reakce, při kterých dochází k přesunu elektronů, se nazývají redoxní reakce a dochází při nich k redukci (prvek při ní získává elektrony) a k oxidaci (prvek při ní ztrácí elektrony). Látka, u které dochází k redukci, se nazývá oxidační činidlo a látka, která oxiduje, se nazývá redukční činidlo.