Khác biệt giữa các bản “Trạng thái oxy hóa”

n
không có tóm lược sửa đổi
n
n
'''SốTrạng thái ôxy hóa''' hay '''số ôxy hóa''' (hai khái niệm không hẳn đồng nhất) là số chỉ mức ôxy hóa của nguyên tử của [[nguyên tố hóa học]] trong một [[hợp chất]] hóa học. Con số này chính là điện tích theo lý thuyết của nguyên tử của nguyên tố đó nếu giả sử toàn bộ số liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hợp chất đều là [[liên kết ion]]. SốTrạng thái ôxy hóa thường là số nguyên, có thể dương, âm hoặc bằng 0. Trong một số trường hợp sốtrạng thái ôxy hóa là phân số, ví dụ trường hợp sắt có sốtrạng thái ôxy hóa bằng 8/3 trong hợp chất [[ôxít sắt từ]] ({{chem|Fe|3|O|4}}). SốTrạng thái ôxy hóa cao nhất là +8 (gặp ở các nguyên tố [[rutheni]], [[xenon]], [[osmi]] và [[iridi]] trong các hợp chất tetraôxít của chúng) trong khi sốtrạng thái ôxy hóa thấp nhất là -4 (gặp ở một số nguyên tố trong nhóm cacbon).
 
Trong phản ứng ôxy hóa - khử diễn ra sự thay đổi sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử. SốTrạng thái ôxy hóa giảm thì gọi là sự khử, trong khi sốtrạng thái ôxy hóa tăng thì gọi là sự ôxy hóa.
 
Quy tắc gán sốtrạng thái ôxy hóa cho nguyên tử của nguyên tố như sau:<ref>Lê Xuân Trọng (chủ biên) (2007), Sách giáo khoa ''Hóa học 10 Nâng cao'', tái bản lần 1, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, trang 89</ref>
# SốTrạng thái ôxy hóa của nguyên tố trong đơn chất thì bằng 0.
# Tổng sốtrạng thái ôxy hóa của các nguyên tố trong một phân tử thì bằng 0.
# Trong các ion đơn nguyên tử, sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tố bằng điện tích của ion đó. Trong các ion đa nguyên tử, tổng sốtrạng thái ôxy hóa của các nguyên tố bằng điện tích của ion.
# Trong hầu hết các hợp chất thì sốtrạng thái ôxy hóa của hidrô là bằng +1, trừ trường hợp hiđrua kim loại (ví dụ natri hyđrua NaH, canxi hyđrua {{chem|CaH|2}}). SốTrạng thái ôxy hóa của ôxy là bằng -2, trừ trường hợp ôxy florua {{chem|OF|2}} và perôxít (ví dụ [[hiđrô perôxít]] {{chem|H|2|O|2}})).
 
== Quy tắc chung xác định sốtrạng thái ôxy hóa mà không dùng cấu trúc Lewis ==
Năm 1990, [[IUPAC]] chọn dùng các quy tắc sau nhằm xác định sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử của nguyên tố trong các hợp chất hóa học đơn giản mà không sử dụng công thức cấu tạo Lewis:<ref name=goldbook>''[[Gold Book]]'', [[IUPAC]], [http://goldbook.iupac.org/O04365.html Mục ''oxidation state''] &nbsp;[http://www.iupac.org/goldbook/O04365.pdf PDF]</ref>
 
* Bất kỳ đơn chất nào - dù có cấu tạo gồm hai nguyên tử, ví dụ khí clo {{chem|Cl|2}} - đều có sốtrạng thái ôxy hóa bằng 0.
* Trong các ion đơn nguyên tử, sốtrạng thái ôxy hóa bằng bới điện tích của ion. Ví dụ, anion sunfit S<sup>2−</sup> có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -2; cation liti Li<sup>+</sup> có sốtrạng thái ôxy hóa bằng +1.
* Tổng sốtrạng thái ôxy hóa của tất cả các nguyên tử trong phân tử hoặc ion đa nguyên tử thì bằng với điện tích của phân tử (bằng 0) hay ion đa nguyên tử đó. Do đó, có thể tính ra sốtrạng thái ôxy hóa của một nguyên tố dựa vào sốtrạng thái ôxy hóa của các nguyên tố khác.
# Tổng sốtrạng thái ôxy hóa của tất cả các nguyên tử trong một phân tử thì bằng 0. Ví dụ, xét phân tử hợp chất cacbon điôxít {{chem|CO|2}}. Trong phân tử này, ôxy có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -2. Từ đó có thể tính ra sốtrạng thái ôxy hóa của cacbon bằng +4 từ phương trình sốtrạng thái ôxy hóa (C) + 2(-2) = 0.
# Tổng sốtrạng thái ôxy hóa của các nguyên tử của các nguyên tố trong một ion đa nguyên tử bằng tổng điện tích của ion đó. Ví dụ, xét anion S<sup>2−</sup> (trong công thức SO<sub>3</sub><sup>2-</sup>). Theo quy tắc thì tổng sốtrạng thái ôxy hóa ở đây phải bằng -2, từ đó suy ra sốtrạng thái ôxy hóa của lưu huỳnh ở đây là +4 thông qua phương trình sốtrạng thái ôxy hóa (S) + 3(−2) = −2.
 
Một số nguyên tố hầu như luôn luôn chỉ có một sốtrạng thái ôxy hóa nhất định (do có khả năng mất electron hoặc khả năng hút electron rất cao). Do vậy, khi kết hợp điều này với các quy tắc trên thì có thể xác định được sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử của nguyên tố còn lại (ví dụ xác định sốtrạng thái ôxy hóa của kim loại chuyển tiếp) trong hợp chất hóa học đơn giản.
 
Dưới đây là một số quy tắc khác có thể dùng lúc ban đầu nhằm xác định sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử của một số nguyên tố trong hợp chất đơn giản:
* Flo có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -1 do nó có khả năng hút electron cao nhất.
* Các nguyên tố nhóm [[halogen]] (trừ flo) có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -1 trừ các trường hợp khi liên kết với ôxy, với nitơ hoặc với các halogen khác có khả năng hút electron mạnh hơn. Ví dụ, trong hợp chất brôm clorua (BrCl) thì sốtrạng thái ôxy hóa của clo là -1, nhưng sốtrạng thái ôxy hóa của clo trong hợp chất clo florua (ClF) lại là +1 (do khả năng hút electron của flo mạnh hơn clo).
* Hiđrô có sốtrạng thái ôxy hóa là +1 trừ trường hợp khi liên kết với các nguyên tử của nguyên tố có khả năng mất electron mạnh hơn như natri, nhôm và bo, ví dụ NaH, {{chem|NaBH|4}} và {{chem|LiAlH|4}} (hiđrô khi này có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -1).
* Ôxy trong hợp chất nhìn chung có sốtrạng thái ôxy hóa bằng -2 mặc dù cũng có các ngoại lệ như {{chem|OF|2}} và perôxít như {{chem|H|2|O|2}}.
* Kim loại kiềm có sốtrạng thái ôxy hóa bằng +1 trong hầu như tất cả các hợp chất có mặt chúng, trừ trường hợp hợp chất [[alkalide]] (hợp chất mà trong đó kim loại kiềm đóng vai trò là anion).
* Kim loại kiềm thổ có sốtrạng thái ôxy hóa bằng +2 trong hầu như tất cả các hợp chất có mặt chúng.
 
== Quy tắc chung xác định sốtrạng thái ôxy hóa dùng cấu trúc Lewis ==
Có hai cách thông dụng để tính toán sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử của một nguyên tố. Cách thứ nhất là cách tính đại số như trên; cách này áp dụng đối với các hợp chất hóa học đơn giản không cần [[cấu trúc Lewis]]. Cách thứ hai được dùng đối với phân tử có cấu trúc Lewis.
 
Nên nhớ rằng sốtrạng thái ôxy hóa của nguyên tử của nguyên tố không đại diện cho điện tích "thực" của nguyên tử đó: điều này đặc biệt đúng đối với các trạng thái ôxy hóa cao khi lượng [[năng lượng ion hóa]] cần thiết để tạo ra một ion dương lớn hơn rất nhiều so với năng lượng có trong phản ứng hoá học. Việc gán electron cho các nguyên tử nhằm tính toán trạng thái ôxy hóa thực chất mang tính hình thức nhưng lại có ích khi muốn hiểu nhiều phản ứng hóa học.
 
===Cấu trúc Lewis===