เลขออกซิเดชัน

ได้ศึกษามาแล้วว่าสารประกอบเกิดจาก การรวมตัวของธาตุตั้งแต่ 2 ธาตุขึ้นไป สำหรับธาตุที่มีพลังงานไอออไนเซชันแตกต่างกันมากอะตอมของธาตุจะมีการให้และ รับอิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนบวกกับลบยึดเหนี่ยวกันไว้ ในกรณีที่ธาตุทั้งคู่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูงมากและธาตุหนึ่งมีค่าอิเล็ก โทรเนกาติวิตีสูงกว่าอีกธาตุหนึ่ง อะตอมของธาตุทั้งสองจะใช้อิเล็กตรอนร่วมกันและเกิดอำนาจไฟฟ้าบวกกับลบได้ นักเคมีได้กำหนดเลขออกซิเดชันขึ้นเพื่อแสดงถึงค่าประจุไฟฟ้าหรือประจุไฟฟ้า สมมติของไอออนหรืออะตอมของธาตุขึ้น เช่น โซเดียมคลอไรด์ประกอบด้วยโซเดียมไอออน \displaystyle (Na^ + ) ที่มีประจุไฟฟ้า +1 และคลอไรด์ไอออน \displaystyle (Cl^ - )  ที่มีประจุไฟฟ้า -1 จึงกำหนดให้โซเดียมมีเลขออกซิเดชัน +1 และคลอรีนมีเลขออกซิเดชัน -1 แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCI) 1 โมเลกุล ประกอบด้วยไฮโดรเจน 1  อะตอมกับคลอรีน 1 อะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่ แต่เนื่องจากคลอรีนมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าไฮโดรเจน อิเล็กตรอนคู่ที่ใช้ร่วมกันจึงถูกดึงดูดเข้าใกล้นิวเคลียสของคลอรีนทำให้ คลอรีนแสดงอำนาจไฟฟ้าลบ ส่วนไฮโดรเจนแสดงอำนาจไฟฟ้าบวก จึงกำหนดเลขออกซิเดชันของคลอรีนให้มีค่าเท่ากับ -1 และไฮโดรเจนเท่ากับ +1 การกำหนดว่าธาตุต่างๆ จะมีเลขออกซิเดชันเป็นเท่าใด ให้เป็นไปตามเกณฑ์การกำหนดเลขออกซิเดชันของธาตุดังนี้
1. ธาตุอิสระทุกชนิดที่อยู่ในรูปอะตอมหรือโมเลกุลมีเลขออกซิเดชันเท่ากับศูนย์ เช่น Ca   Na  Zn  He  \displaystyle O_2  \displaystyle P_4  และ  \displaystyle S_8
2.  ออกซิเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน -2 ยกเว้นในสารประกอบเปอร์ออกไซด์  เช่น \displaystyle H_2 O_2  \displaystyle BaO_2  ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1 สารประกอบซูเปอร์ออกไซด์  เช่น \displaystyle KO_2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1/2 และสารประกอบ tex]OF_2[/tex] ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน +2
3.  ไฮโดรเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน +1 ยกเว้นในสารประกอบไฮโดรด์ของโลหะ เช่น NaH หรือ CaH_2 ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชัน -1
4.  ไอออนของธาตุมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุของไอออนนั้น เช่น \displaystyle H^ + มีเลขออกซิเดชัน +1  \displaystyle Mg^{2 + }  มีเลขออกซิเดชัน +2  หรือ \displaystyle Cl^ - มีเลขออกซิเดชัน -1
5.  ไอออนที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่าหนึ่งชนิดผลรวมของเลขออกซิเดชันของทุกอะตอมจะเท่ากับประจุของไอออนนั้น เช่น \displaystyle SO_4 ^{2 - } มีประจุ -2  ผลรวมของเลขออกซิเดชัน ของ \displaystyle SO_4 ^{2 - }  จึงเท่ากับ -2
6.  ในสารประกอบใดๆ ผลรวมของเลขออกซิเดชันจะเท่ากับศูนย์ เช่น ในสารประกอบ MgO เลขออกซิเดชันของแมกนีเซียมเท่ากับ +2 และออกซิเจน เท่ากับ -2 ผลรวมของเลขออกซิเดชันจึงมีค่าเท่ากับศูนย์
จากเกณฑ์ที่กำหนดสามารถนำมาใช้ในการคำนวณหาเลขออกซิเดชันของธาตุได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ตัวอย่าง 1 จงหาเลขออกซิเดชันของ Mn ในเปอร์แมงกาเนตไอออน \displaystyle (MnO_4 ^ - )
สมมติให้เลขออกซิเดชันของ Mn           =  a
เลขออกซิเดชันของ O                            =  -2
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน \displaystyle MnO_4 ^ - เท่ากับประจุของไอออน
ดังนั้น  a+(-2×4)         =  -1
a-8                  =  -1
a                      =  -1 + 8
=  +7
เลขออกซิเดชันของ Mn ใน \displaystyle MnO_4 ^ - มีค่า +7

ตัวอย่าง 2  จงหาเลขออกซิเดชันของ S ในสารประกอบ  \displaystyle K_2 SO_4    \displaystyle SO_2   \displaystyle SO_3  และ\displaystyle H_2 S
สารประกอบ  \displaystyle K_2 SO_4    ประกอบด้วย K 2 อะตอม S 1อะตอม และ O 4 อะตอม
สมมติให้เลขออกซิเดชันของ S       =  a
เลขออกซิเดชันของ K                     =  +1
เลขออกซิเดชันของ O                     =  -2
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน\displaystyle K_2 SO_4    = 0
ดังนั้น (+1 x 2) – a + (-2 x 4)   =  0
+ 2 + a + (-8)      =  0
a       =  +8 -2
=  +6
เลขออกซิเดชันของ S ใน \displaystyle K_2 SO_4    มีค่า+6

สารประกอบ \displaystyle SO_2   ประกอบด้วย S  1 อะตอม และ O  2 อะตอม
สมมติให้เลขออกซิเดชันของ S     =  a
เลขออกซิเดชันของ  O                 =  -2
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน \displaystyle SO_2   = 0
ดังนั้น          a + (-2 x 2)     =  0
a + (-4)       =  0
a         =  +4
เลขออกซิเดชันของ S ใน \displaystyle SO_2   มีค่า +4

สารประกอบ \displaystyle SO_3   ประกอบด้วย S  1 อะตอม และ O 3 อะตอม
สมมติให้เลขออกซิเดชันของ S     =  a
เลขออกซิเดชันของ O                  =  -2
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน \displaystyle SO_3   ช 0
ดังนั้น                        a + (-2 x 3)     =  0
a + (-6)     =  0
a      =  +6
เลขออกซิเดชันของ S  ใน \displaystyle SO_3   มีค่า +6
สารประกอบ \displaystyle H_2 S  ประกอบด้วย H 2 อะตอม และ S 1 อะตอม
สมมติให้เลขออกซิเดชันของ  S     =  a
เลขออกซิเดชันของ H                  =  +1
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน \displaystyle H_2 S = 0
ดังนั้น             (+1 x 2) + a     =  0
+2  + a      =  0
a      =  -2
เลขออกซิเดชันของ S ใน \displaystyle H_2 S  มีค่า -2
จากตัวอย่าง นักเรียนจะพบว่าธาตุกำมะถันในสารประกอบต่างชนิดกันอาจมีเลขออกซิเดนชันแตก ต่างกันได้แสดงว่าธาตุกำมะถันมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า นักเรียนคิดว่ายังมีธาตุอื่นอีกหรือไม่ที่มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่าให้ พิจารณาสารประกอบในตางราง 1.8

เมื่อหาเลขออกซิเดชันของธาตุจากสูตรสารประกอบในตาราง 1.8  จะพบว่าธาตุหมู่  IA  IIA  และ  IIIA  มีเลขออกซิเดชันเพียงค่าเดียวคือ +1  +2  และ +3  ตามลำดับ ส่วนธาตุหมู่ IVA  VA  VIA  และ VIIA  บางชนิดมีเลขออกซิเดชันหลายค่า เช่น คาร์บอนมีเลขออกซิเดชัน  -4  +2  และ  +4  ไนโตรเจนมีเลขออกซิเดชัน  -3   +1   +2   +3   +4  และ  +5  คลอรีนมีเลขออกซิเดชัน -1  +1  +3  +5  และ  +7  อย่างไรก็ตามมีสิ่งเหมือนกันประกานหนึ่งคือธาตุเหล่านั้น (ยกเว้นฟลูออรีน) มีเลขออกซิเดชันค่าสูงสุดได้เท่ากับเลขหมู่หรือเท่ากับจำนวนเวเลนซ์ อิเล็กตรอน  ตัวอย่างเลขออกซิเดชันของธาตุศึกษาได้ดังรูป 1.33



รูป 1.33  ตัวอย่างเลขออกซิเดชันต่างๆ ของธาตุ

สมบัติต่างๆ ของธาตุในตารางธาตุที่ได้ศึกษามาแล้วจะพบว่าส่วนใหญ่มีการเปลี่ยนแปลงค่อน ข้างสม่ำเสมอทำให้สามารถทำนายแนวโน้มสมบัติของธาตุในตารางธาตุได้นอกจากนี้ ยังมีสมบัติอื่นๆ ของธาตุอีกหลายประการซึ่งต้องพิจารณาจากการเกิดสารประกอบ

 

 credit  :   http://www.vcharkarn.com

ใส่ความเห็น

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

สร้างเว็บไซต์หรือบล็อกฟรีที่ WordPress.com.

%d bloggers like this: