Let's figure out the oxidation
states for some more
constituent atoms
and molecules.
So let's say I had
magnesium oxide.
MgO.
I'll do oxygen in a
different color.
So what are going to be their
oxidation states?
And you might know this already,
but let's look at the
periodic table, because
it never hurts to get
familiar with it.
So we have magnesium.
Magnesium has two valance
electrons.
It's a Group 2 element.
It would love to lose
those two electrons.
Oxygen, we already know,
is one of the most
electronegative atoms. It's so
electronegative that oxidized
has essentially been
named after them.
And we know that oxygen loves
to gain two electrons.
So this is kind of a marriage
made in heaven.
This guy wants to lose two
electrons and this guy wants
to gain two electrons.
So what's going to happen?
The magnesium is going to
lose two electrons.
It was neutral.
So it's going to have a plus
2 charge, hypothetically.
And then, the oxygen is going
to have a minus 2 charge,
because it gained the
two electrons.
So in this molecule of magnesium
oxide, the oxidation
state of magnesium is plus 2.
And the oxidation state of
the oxygen is minus 2.
Now let's do a slightly
harder one.
Let's say we had magnesium
hydroxide.
So hydroxide is OH2.
OH2 right there, where there's
two hydroxide groups in this.
So, my temptation would
still be, look.
Magnesium likes to lose its
electrons, its two electrons,
which would make it's charge
positive-- it's hypothetical
oxidation state positive.
So my temptation is to say,
hey, magnesium here
would be plus 2.
So let me write that there.
And remember, in order for
everything to work out, if
it's a neutral compound, all of
the oxidation states in it
have to add up to 1.
So let's see if that's
going to work out.
Now, oxygen.
My impulse is that its
oxidation state
tends to be minus 2.
So let me write that down.
And hydrogen, when it's bonded
with an oxygen-- remember.
In this case, the hydrogen is
bonded with the oxygen first.
And then that's bonded
to the magnesium.
So the hydrogen is bonded
to an oxygen.
Hydrogen, if it was bonded to a
magnesium, you might want to
say, hey, maybe it'll take the
electrons and it'll have a
negative oxidation state.
But when hydrogen is bonded
with oxygen, it
gives up the electrons.
It only has one electron
to give up.
So it has a plus 1
oxidation state.
So let's see.
At first, you might say,
hey, I'm adding up
the oxidation states.
Plus 2 minus 2 is 0 plus 1.
I get a plus 1 oxidation
state here.
That doesn't make sense, Sal.
This is a neutral compound.
And what you to remember is oh,
no, but you have two of
these hydroxides right here.
So what you do is you figure out
the sum of the oxidation
states of the hydroxide.
So that's minus 2 plus 1.
So for the entire hydroxide
molecule, you
have a minus 1 sum.
And then you have two of them.
Right?
You have two hydroxide
molecules here.
So the contribution to the
entire compound's oxidation
state will be minus 1
for each hydroxide.
But then you have two of them.
So it's minus 2 and then plus
2 from the magnesium.
And it all adds up to 0.
So that worked out.
Now, I want to do a little
bit of an aside.
I want to go back to doing
some problems again.
But I want to do a little bit
of an aside on some of my
terminology.
Because I've kind of used
oxidation state, and oxidized,
and reduced interchangeably,
to a certain degree.
But, we've done so many
problems with water
autoionizing into-- actually,
let me do 2 moles of water.
And it's in equilibrium with 1
mole of H30 plus OH minus.
And obviously, everything is
in an aqueous solution.
Now, let's look at the water.
What are the oxidation states
in this water right here?
Well, we've done this already
in the previous video.
Oxidation state of oxygen is
minus 2, because it's hogging
the two electrons from
the two hydrogens.
Each hydrogen is giving
up an electron.
So it has an oxidation
state of plus 1.
And we see this molecule.
Everything adds up.
Because you have two hydrogens
with a plus 1.
So that's plus 2.
Plus 2 minus 2 for that one
oxygen, and you get to 0.
And it's a neutral compound.
Now here, what are the
oxidation states?
So one of these hydrogens left
one of these water molecules
and joined the other of the
water molecules without taking
its electron with it.
So it left the electron
over here.
So that oxygen still has a
minus 2 oxidation state.
And this hydrogen still
has a plus 1.
And that's why you do
minus 2 plus 1.
You get minus 1.
And this time, it works out,
because that's the actual
charge on this hydroxide ion.
Now, here, what are the
oxidation states?
Each of the hydrogens have
a plus 1 oxidation state.
And then this oxygen
has a minus 2.
And so if you look at the
charge for the entire
molecule, plus 1 on three
hydrogens, so that's plus 3.
I just added them up.
Minus 2.
So plus 3 minus 2, I should have
a plus 1 charge on this
entire molecule, which
is the case.
Now, my question to you is has
any of the oxidation states
changed for any of the atoms?
All of the hydrogens here--
and we could call
this 2 moles of water.
Or maybe I just have two
molecules of water.
But I have four hydrogens
here.
Right?
And all of them had an
oxidation state of 1.
On the right-hand side,
I have four hydrogens.
All of them have an oxidation
state of 1.
So although their oxidation
state is 1, in this reaction--
and you can pick either
direction of the reaction--
hydrogen has not
been oxidized.
Its oxidation state
did not change.
Maybe it was oxidized in a
previous reaction where the
water was formed, but in this
reaction, it was not oxidized.
Likewise, the oxygens-- we have
two oxygen molecules, or
atoms, here.
Each have a minus 2
oxidation state.
Here, we have two oxygen
molecules.
Each have a minus 2
oxidation state.
Due to this reaction, at least,
no electrons changed
hands in our oxidation
state world.
So this is not an oxidation
or a reduction reaction.
And I'm going to cover that in
detail in the next video.
And I just want to be clear that
nothing here was oxidized
or reduced, because
their oxidation
states stayed the same.
Because sometimes I'll
say, hey, look.
Magnesium has an oxidation
state of plus 2.
And oxygen has an oxidation
state of minus 2.
Magnesium was oxidized.
Two electrons were taken
away from it.
And oxygen was reduced.
Two electrons were
given to it.
And I'll say that implying some
reaction that produced
it, but that's not
always the case.
You could have a reaction
where that
necessarily didn't happen.
But the oxidation state
for magnesium is
definitely plus 2.
And the oxidation state for the
oxygen, or the oxidation
number, is minus 2.
But I think you know what I'm
talking about when I say it
was oxidized.
At some point, it went from
a neutral magnesium to a
positively charged magnesium
by losing two electrons.
So it got oxidized.
Now, let's do some harder
problems. So hydrogen
peroxide-- I've said multiple
times already that oxygen
tends to have a minus
2 oxidation state.
This is minus 1.
I think you see the pattern.
These guys are plus 1.
Hydrogen is plus or minus 1.
These guys are plus 2.
I think you see the pattern.
It's whether you want to
lose or gain electrons.
You might say, well see,
water normally
has a minus 2 oxidation.
So you might be tempted
to do-- OK.
Hydrogen has plus 1, because
it's bonding with water.
And oxygen has a minus 2.
But when you do that, you
immediately have a conundrum.
This is a neutral molecule--
let's see.
Two hydrogens plus 2.
Two oxygens at minus 2.
Minus 4.
So this would end up with
a minus 4 total
net oxidation state.
And that's not the
case because this
doesn't have any charge.
So there's a conundrum here.
And the conundrum is because,
if you actually look at the
structure of hydrogen peroxide,
the oxygens are
actually bonded to each other.
That's where the peroxide
comes from.
And then each of those are
bonded to a hydrogen.
So in this case, especially in a
first-year chemistry course,
the peroxide molecules,
especially hydrogen peroxide,
tends to be that one
special case.
There are others, but this is
the one special case where
oxygen does not have a minus
2 oxidation state.
Let's look at this and try to
figure out what oxygen's
oxidation state would be
in hydrogen peroxide.
So in this case, the
hydrogen-oxygen bond, oxygen
is going to hog the electron
and hydrogen is
going to lose it.
So it's going to have
a plus 1 there.
Same thing on the side.
Oxygen, at least on this bond,
is going to have a plus 1.
It's going to gain
an electron.
What about from this other bond
with the other oxygen?
Well, there's no reason why
one oxygen should hog the
electron from the
other oxygen.
So it's not going to have
any net impact on
its oxidation state.
So in this case, this oxygen's
oxidation state is plus 1.
This oxygen's oxidation
state is also plus 1.
So each of the hydrogens have an
oxidation number of plus 1.
You said the oxygens have an
oxidation number of minus 1.
And so you have a net of 0.
2 times plus 1, plus 2
times minus 1, is 0.
So that's just a special case.
That's a good one to
be familiar with.
Let's do another one.
Iron 3 carbonate.
And now, for the first time--
I remember when we first
encountered iron 3 carbonate.
You probably thought, hey, why
is it called iron 3 carbonate
when there are only two
iron molecules, or
two iron atoms, here?
And you're about to learn why.
Let's look at the oxidation
numbers.
So oxygen.
Oxygen's oxidation number
tends to be minus 2.
Now, if carbon is bonding with
oxygen-- let's look at the
periodic table.
We have carbon bonding
with oxygen.
Carbon can go either way.
Carbon, sometimes it likes
to give away electrons.
Sometimes it likes to
gain electrons.
When carbon is bonding with
oxygen, this right here is the
electron hog.
If we had to say who's
taking the electrons,
it's going to be oxygen.
Right?
So carbon is going to be giving
away its electrons.
But how many electrons
can carbon give away?
Well, let's see.
It has 1, 2, 3, 4 valence
electrons.
So the most it can really
do is give away
four valence electrons.
So let's go back to
the carbonate.
So the carbon could at
most give away its
four valence electrons.
So what will be the net
oxidation number for the
carbonate molecule?
For the CO3?
So this is a plus 4 oxidation,
because it only has
four to give away.
If it's bonding with oxygen,
it's going to give them away.
Oxygen is more of a hog.
Each oxygen has a minus 2.
So let's think about it.
I have plus 4 minus,
3 times minus 2.
Right?
I have 3 oxygen molecules.
So I have 4 minus 6 is
equal to minus 2.
So we can kind of view it as the
oxidation number for the
entire carbonate molecule
is minus 2.
Now, if this entire carbonate
molecule is minus 2, its
contribution to the oxidation
state for this whole kind of--
the carbonate part
of the molecule.
We have 3 carbonate molecules.
Each of them is contributing
minus 2.
So I have a minus
6 contribution.
If this is minus 6 and this is a
neutral molecule, then our 2
irons are also going
to have to have a
plus 6 oxidation state.
Because it all has
to add up to 0.
If both irons combined have
a plus 6 contribution to
oxidation state, then each
of the irons must
have a plus 3 oxidation.
Or that, in our hypothetical
world, if this happens, at
least three electrons are going
to favor the carbonate
from each of the irons.
So why is it called
iron 3 carbonate?
I think you may have figured
this out by now.
Because this is iron in its
third oxidation state.
Iron-- a lot of the metals,
especially a lot of the
transition metals-- can have
multiple oxidation states.
When you have iron 3 carbonate,
you're literally
saying, this is the third
oxidation state.
Or iron's oxidation number
in this molecule
will be positive 3.
Now, let's do another one.
This is interesting.
Acetic acid.
And I think is the first time
that I've actually shown you
the formula for acetic acid.
I won't go into the whole
organic chemistry of it.
But let's try to figure out
what the different charges
are, or the different
oxidation states.
Sometimes you'll just see
it written like this.
You'd say, OK.
Oxygens, each of those are
going to have minus 2.
Hydrogens are each going
to have plus 1.
So how are we doing so far?
So these oxygens are going
to contribute minus 4.
And then the hydrogens--
here you have plus 3.
And then here you have plus 1.
You add these up and
you get to 0.
And you're like, oh.
So the carbons must have
no oxidation state.
They must have an oxidation
number of 0.
Because we're already at 0, if
we just consider the hydrogens
and the oxygens.
So let's look at that and see
if that's actually the case.
So when carbon is bonding with
hydrogen, who's going to hog
the electrons?
When carbon is bonding
with hydrogen.
Electronegativity-- as
you go to the right.
Carbon is more electronegative.
It likes to keep the electrons,
or hog them, more
than hydrogen.
So hydrogen is going to lose the
electrons in our oxidation
state world.
It's actually a covalent bond,
but of course, we know that
when we're dealing with
oxidation states, we pretend
that it's ionic.
So in this case, your
hydrogens are
going to lose electrons.
So they're each going to have an
oxidation state of plus 1.
That's consistent with
what we know so far.
And actually, that's
another thing.
When I did this exercise, right
here, I immediately
assumed hydrogen has an
oxidation state of plus 1.
I did that because, oh,
everything else in the
molecule is carbon and oxygen,
which are more electronegative
than the hydrogen.
So the hydrogen is going to
go into its plus 1 state.
If, over here, I had a bunch of
alkali and alkaline earth
metals, I wouldn't be so sure.
I'd say, oh, maybe hydrogen
would take
electrons from them.
But anyway.
So these all gave an electron
to this carbon.
So just from these hydrogens,
that carbon would have a minus
3 oxidation state, right?
These lost electrons.
This guy gained three electrons,
so his charge
goes down by 3.
The carbon-carbon bond.
Well, there's no reason one
carbon should take electrons
from another carbon.
All carbons are created equal.
So there should be
no transfer here.
So this carbon's oxidation
status is 3.
Now what about on this side?
So we know that this hydrogen
is going to have a plus 1
oxidation state.
It's going to give its electron
to this oxygen.
This oxygen, like most oxygens,
are going to take up
two electrons.
One from this carbon, and
one from this hydrogen.
So it's going to have a minus
2 oxidation state.
This oxygen is also going
to take two electrons.
In this case, both of
them are going to be
from this orange carbon.
So it's going to have a minus
2 oxidation state.
So what's the oxidation
state of this carbon?
It lost two electrons to this
guy up here, and it lost one
electron to this oxygen
down here.
Remember, this guy got one
electron from the carbon and
one from the hydrogen.
So it lost one electron
here, two there.
It lost three electrons.
So in that reality, it would
have a plus 3 charge.
So it turns out that the average
oxidation state for
the carbon in acetic
acid is 0.
Because if you average minus
3 and plus 3, you get to 0.
And that's why I said, oh,
maybe these are a 0.
But if you actually write out
their oxidation numbers, this
green C has a minus
3 oxidation state.
And this orange C, this
orange carbon, has a
plus 3 oxidation state.
If you got this one, and I
don't think it's overly
complex, you will be an
oxidation state jock.
So I think you're all set now.
In the next video, we're going
to start exploring oxidation
reduction reactions.
.
Pojďme zjistit oxidační stavy pro některé další
atomy a molekuly.
Takže mám oxid hořečnatý.
MgO.
Napíšu kyslík jinou barvou.
Jaké jsou tedy jejich oxidační stavy?
To už budete asi vědět, ale podívejme se na
periodickou tabulku, protože to nikdy nebolí znovu
se s ní obeznámit.
Takže máme hořčík.
Hořčík má dva valenční elektrony.
Je ve druhé skupině.
Rád by ztratil ty dva elektrony.
Kyslík, to už víme, je jedním z nejvíce
elektronegativních atomů. Je tak elektronegativní, že "oxidovaný"
byl vlastně pojmenovám po něm.
A my víme, že kyslík miluje, když získá dva elektrony.
Takže toto je vlastně jakoby manželství posvěcené v nebi.
Tenhle prvek chce ztratit dva elektrony a tenhle je chce
získat.
Takže co se stane?
Hořčík ztratí dva elektrony.
Byl neutrální.
Teď bude mít náboj plus 2, hypoteticky.
A pak, kyslík bude mít minus 2 náboj,
protože získal dva elektrony.
Takže v této molekule oxidu hořečnatého, oxidační
stav hořčíku je plus 2.
A oxidační stav kyslíku je minus 2.
A teď se podíváme na něco těžšího.
Řekněme, že máme hydroxid hořečnatý.
Hydroxid je (OH)2.
.
(OH)2 tady, kde jsou dvě hydroxidové skupiny.
Mám tedy pokušení jít na to takto:
Hořčík rád ztrácí své elektrony, své dva elektrony,
což by vytvořilo jeho pozitivní náboj -- je to hypotetický
pozitivní oxidační stav.
No a já mám pokušení říct si: hele, hořčík tady
by byl plus 2.
Tak mě to tu nechte napsat.
A pamatujte, aby všechno fungovalo, jestli
je to neutrální sloučenina, všechny oxidační stavy v ní
dají po sečtení nulu.
Tak se podívejme, jestli to bude fungovat.
Teď, kyslík.
Moje myšlenka je, že kyslík chce mít
oxidační číslo mínus 2.
Napíšu sem.
.
A vodík, když je vázán ke kyslíku -- pamatujte.
V tomto případě je vodík vázán nejprve s kyslíkem.
A poté je toto vázáno s hořčíkem.
Takže vodík je vázán ke kyslíku,
Vodík, kdyby byl vázán k hořčíku, možná byste chtěli
říct, podívej, možná on vezme elektrony a bude mít
záporný oxidační stav.
Ale když je vodík vázán s kyslíkem, tak
se vzdává elektronů.
Má pouze jeden elektron, kterého se může vzdát.
Takže má oxidační stav plus 1.
Tak se podívejme.
Nejdřív, můžete říct, sečítám
oxidační stavy.
Plus 2 minus 2 je 0 plus 1.
A dostávám plus 1 oxidační stav.
To nedává smysl, Sale.
Toto je neutrální sloučenina.
A na co musíte vzpomenout je, že máme dva
hydroxidy tady.
Takže co uděláte? Zjistíte součet oxidačních
stavů hydroxidu.
To je minus dva plus 1.
A pro celou molekulu hydroxidu,
máte součet minus 1.
A máte celkově dva?
Že?
Máte tady dvě molekuly hydroxidu.
Takže příspěvek k celkovému oxidačnímu stavu
molekuly bude minus 1 za každý hydroxid.
Ale pak máte celkově dva.
Takže to je minus 2 a pak plus 2 hořčíku.
A sečtením získáme 0.
Takže to fungovalo.
Nyní chci udělat něco navíc.
Vrátím se zpět k řešení některých problémů.
Ale chci udělat ještě něco navíc
o terminologii.
Protože jsem tak nějak používal oxidační stav a oxidovaný,
a redukovaný jako zaměnitelné, do jisté míry.
Ale my jsme nahlédli do tolika problémů s autoionizací
vody - vlastně, nakreslím dva moly vody.
A to je rovno jednomu molu H30+ a OH-.
A očividně, vše je ve vodném prostředí.
Teď se podíváme na vodu.
Jaké jsou oxidační stavy ve vodě právě teď?
Toto jsme přeji již dělali v předchozím videu.
Oxidační stav kyslíku je minus 2, protože si chamtivě brání
dva elektrony od dvou vodíků.
Každý vodík odevzdává jeden elektron.
Takže má oxidační stav plus 1.
A my vidíme tuto molekulu.
Vše se sečte.
Protože máte dva vodíky s plus 1.
To je plus 2.
Plus 2 minus 2 za jeden kyslík, a dostanete 0.
A je to neutrální sloučenina.
A teď zde, jaké jsou oxidační stavy?
Jeden z těchto vodíků opustil jednu z těchto molekul vody
a spojil se s jinou molekulou vody bez přenesení
jeho elektronu s sebou.
Takže nechal elektron tady.
Takže kyslík má stále oxidační stav minus 2.
A tento vodík má stále plus 1.
A proto uděláte minus 2 plus 1.
A dostanete minus 1.
A nyní to funguje, protože to je skutečný
náboj na tomto hydroxidovém iontu.
A tady, jaké jsou oxidační stavy?
Každý z vodíků má oxidační stav plus 1.
A tento kyslík má minus 2.
A když se podíváte na náboj pro celou
molekulu, plus 1 na třech vodících, to je plus 3.
Jen jsem je sečetl.
Minus 2.
Takže plus 3 minus 2, měl bych mít náboj plus 1 na této
celé molekule, což je opravdu tento případ.
Má otázka zní, změnil se některý z těchto oxidačních stavů
u některého z těchto atomů?
Všechny vodíky tady - a mohli bychom to
nazývat 2 moly vody.
Nebo jen mám dvě molekuly vody.
Ale mám 4 vodíky.
Že?
A všechny z nich měly oxidační stav 1.
Na pravé straně, mám 4 vodíky.
Všechny mají oxidační stav 1.
Jejich oxidační stav v této reakci je 1
a můžete si vybrat kterýkoliv směr reakce -
tedy vodík nebyl oxidován.
Jeho oxidační stav se nezměnil.
.
Možná byl oxidován v předchozí reakci kde
byla voda vytvořena, ale v této reakci, nebyl oxidován.
Podobně, kyslíky - máme dvě molekuly kyslíku nebo
atomy, zde.
Každý má oxidační stav minus 2.
Zde máme 2 molekuly kyslíku.
Každá má oxidační stav minus 2.
V průběhu této reakce zůstaly všechny
elektrony na svém místě.
Toto tedy není ani oxidačni ani redukční reakce.
A toto rozeberu v detailu v následujícím videu.
Chtěl jsem jen, aby bylo jasné, že nic nebylo oxidováno
ani redukováno, protože jejich oxidační stavy
zůstaly stejné.
Protože občas řeknu, hele, podívejte.
Hořčík má oxidační stav plus 2.
A kyslík má oxidační stav minus 2.
Hořčík byl oxidován.
Dva elektony byly od něj odebrány.
A kyslík byl redukován.
Dva elektrony mu byly dány.
A řeknu to, že to naznačuje reakce, kterými byly vytvořeny,
ale to není vždy ten případ.
Mohli byste mít reakce, kde se
to nestane.
Ale oxidační stav hořčíku je
určitě plus 2.
A oxidační stav kyslíku, nebo oxidační
číslo je minus 2.
Ale myslím se, že víte o čem mluvím, když řeknu, že
byl oxidován.
V určitém bodě, se stal z neutrálního hořčíku
kladně nabitý hořčík ztrátou dvou elektronů.
Takže byl oxidován.
Teď, vrhněme se na složitější problémy. Takže peroxid
vodíku - řekl jsem již několikrát, že kyslík
mívá oxidační stav minus 2.
Tady má minus 1.
Myslím, že už poznáte ten vzorec.
Tito chlapíci mají plus 1.
Vodík má plus nebo minus 1.
Tito chlapíci mají plus 2.
Myslím, že vidíte ten vzorec.
Je to o tom, jestli chce prvek ztratit či získat elektrony.
Mohli byste říct, že ve vodě má kyslík
oxidační číslo mínus 2.
Takže možná budete v pokušení říct - OK.
Vodík má plus 1, protože se váže s vodou.
A vodík má minus 2.
Ale když uděláte tohle, máte okamžitě hlavolam.
Toto je neutrální molekula - podívejte.
Dva vodíky plus 2.
Dva kyslíky minus 2.
Minus 4.
Takže by to skončilo s minus 2
celkovým oxidačním stavem.
A to není tento případ protože
molekula nemá žádný náboj.
A tady je hádanka.
A je to hádanka, protože, jestliže se podíváte na
strukturu peroxidu vodíku, kyslíky jsou
ve skutečnosti vázány k sobě.
To je původ peroxidu.
A každý z nich je vázán k vodíku.
V tomto případě, zvláště v první roce chemie,
molekuly peoxidu, zvláště peroxidu vodíku,
jsou tím speciálním případem.
Existují další. ale toto jeden speciální případ, kde
kyslík nemá oxidační stav minus 2.
Podívejte se sem a zkuste zjistit, jaký
oxidační stav by byl v peroxidu vodíku.
V tomto případě, vazba vodík-kyslík, kyslík
bude brát elektron a vodík
jej bude ztrácet.
Takže bude mít plus 1 tady.
Stejně na této straně.
Kyslík, alespoň na této straně vazby, bude mít plus 1.
Získá jeden elektron.
A co tato strana vazby s druhým kyslíkem?
No, není důvod, aby kyslík odebíral
elektron druhému kyslíku.
Takže nebude mít žádný vliv na
jeho oxidační stav.
V tomto případě, oxidační stav kyslíku je minus 1.
Tento oxidační stav kyslíku je také mínus 1.
A oba vodíky mají oxidační číslo plus 1.
Řekli jste, že kyslíky mají oxidační číslo minus 1.
Takže dohromady je to 0.
2 krát plus 1, plus 2 krát minus 1 je 0.
Takže to je jen zvláštní případ.
Je dobré být s ním obeznámen.
Vrhněme se na další.
Uhličitan železitý.
A nyní, poprvé - pamatuji si, když jsme se prvně
střetli s uhličitanem železitým.
Pravděpodobně jste si mysleli, hele, proč se to jmenuje uhličitan železitý,
když jsou tam jen dvě molekuly železa, nebo
dva atomy železa?
A teď se naučíte proč.
Podívejme se na oxidační čísla.
Takže kyslík.
Oxidační číslo kyslíku je minus 2.
.
Teď, jestli je uhlík vázán s kyslíkem - podívejme se na
periodickou tabulku.
Máme vazbu uhlíku s kyslíkem.
Uhlík se může chovat oběma způsoby.
Může někdy elektrony dávat.
Někdy je zase rád získá.
Když se uhlík váže s kyslíkem, tady ten prvek si
zabere elektrony.
Kdybychom měli říct, kdo si bere elektrony,
bude to kyslík.
Správně?
Takže uhlík bude své elektony poskytovat.
Ale kolik elektronů bude uhlík dávat?
No, podívejme se.
Má 1, 2, 3, 4 valenční elektrony.
Takže nejvíce může dát pryč
4 valenční elektrony.
Takže zpátky k uhličitanu.
Uhlík může odevzdat nanejvýš
své čtyři valenční elektrony.
A jaké bude celkové oxidační číslo
uhličitanu?
CO3?
Takže to je oxidace plus 4, protože má pouze
4 elektrony k odevzdání.
Jestliže se váže s kyslíkem, poskytne mu je.
Kyslík si je přitáhne víc.
Každý kyslík má minus 2.
Popřemýšlejme o tom.
Mám plus 4 minus, 3 krát minus 2.
Je to tak?
Mám 3 atomy kyslíku.
Takže mám 4 minus 6, což se rovná minus 2.
Můžeme se na to dívat jako na oxidační číslo
celého uhličitanu, které je minus 2.
A teď, jestliže má celá skupina uhličitanu minus 2, jeho
příspěvek k oxidačnímu stavu celku --
uhličitanové části molekuly.
Máme tři skupiny uhličitanu.
Každý z nich přispívá minus 2.
Takže mám celkově minus 6.
Jestli toto je minus 6 a tamto je neutrální molekula, pak naše dvě
železa budou mít také
oxidační stav plus 6.
Protože se to vše sečte k nule.
Jestliže oba atomy železa mají celkově plus 6,
pak každý z nich musí mít
oxidační stav plus 3.
Nebo také, v našem hypotetickém světě, jestliže to nastane,
alespoň 3 elektrony si vezmou uhličitany
od každého z železitých iontů.
Proč se to tedy nazávý uhličitan železitý?
Myslím, že už jste na to přišli.
Protože železo má oxidační stav 3.
Železo - mnoho kovů, zvláště mnoho
přechodných kovů -- mají různé oxidační stavy.
Když máte uhličitan železitý, tak vlastně
říkáte, toto je třetí oxidační stav.
Nebo že oxidační číslo železa v této molekule
bude plus 3.
A teď, další případ.
Toto je zajímavé.
Kyselina octová.
A myslím si, že je to poprvé, co vám ukazuji
vzorec pro kyselinu octovou.
Nepůjdu do detailů celé organické chemie.
Ale zkusme přijít na to, co jsou různé náboje,
nebo oxidační stavy.
.
Někdy to uvidíte napsané takto.
Řeknete si, OK.
Kyslíky, každý bude mít minus dva.
.
Vodíky budou mít plus 1.
.
Tak jak si zatím vedeme?
Tyto kyslíky budou přispívat minus 4.
A pak vodíky -- máme tady plus 3.
A tady máme plus 1.
Sečtete a máte 0.
A vy budete jako, oh.
Uhlíky nemají žádný oxidační stav.
Musejí mít oxidační stav 0.
Protože už jsme teď na nule, když jsme spočítali vodíky
a kyslíky.
Takže se podívejme, jestli je to skutečně ten případ.
Takže když se uhlík váže s vodíkem, kdo si vezme
elektrony?
Když se váže uhlík s vodíkem.
Elektronegativita - když jdete doprava.
Uhlík je více elektronegativní.
Rád si podrží elektrony, nebo přitáhne, raději
než vodík.
Takže v našem světě oxidačních stavů
vodík poskytne elektrony.
Je to vlastně kovalentní vazba, ale samozřejmě, my víme že
když řešíme oxidační stavy, předstíráme, že
jsou iontové.
V tomto případě, vodíky budou
elektrony poskytovat.
Takže každý z nich bude mít oxidační stav plus 1.
To je v souladu s tím, co dosud známe.
A vlastně, je tu ještě další věc.
Když jsem řešil příklad, zde, okamžitě
jsem usoudil, že vodík má plus 1.
Udělal jsem to, protože všechno ostatní prvky
v molekule jsou uhlík a kyslík, kteří jsou více elektronegativní
než vodík.
Takže vodík bude ve svém plus 1 stavu.
Jestliže bych tady měl plno alkalických kovů a kovů alkalických
zemin, nebyl bych si tak jistý.
Řekl bych možná vodík by odebral
elektrony od nich.
Ale zpět.
Tyto dají všechny elektrony tomuto uhlíku.
Od těchto vodíků, uhlík by měl minus
3, že?
Tyto ztrácí elektrony.
Tenhle chlapík získal 3 elektrony, takže jeho náboj
se sníží o tři.
Vazba uhlík-uhlík.
Není žádný důvod k tomu, aby uhlík odebíral elektrony
dalšímu uhlíku.
Všechny uhlíky jsou vytvořeny rovnocenné.
Neměl by tu být žádný transfer.
Takže oxidační status uhlíku je 3.
A co na této straně?
Víme, že vodík bude mít oxidační stav
plus 1.
Bude poskytovat elektron kyslíku.
Tento kyslík, jako většina kyslíků, si vezme
dva elektrony.
Jeden z tohoto uhlíku, a jeden z tohotu vodíku.
Takže bude mít oxidační stav minus 2.
Tento kyslík si také vezme dva elektrony.
V tomto případě, oba budou od
tohoto oranžového uhlíku.
Takže bude mít oxidační stav minus 2.
Jaký je tedy oxidační stav tohoto uhlíku?
Předal dva elektrony tomuto chlapíkovi, a dal jeden
elektron tomuto kyslíku.
Pamatujte, tadyten dostal jeden elektron od uhlíku a
jeden z vodíku.
Ztratil jeden elektron tady, dva tam.
Celkově tři elektrony.
Ve skutečnosti, by měl mít náboj plus 3.
Vypadá to, že průměrný oxidační stav pro
uhlík v kyselině octové je 0.
Protože když zprůměrujete minus 3 a plus 3, dostanete se k 0.
A to je proč jsem řekl, že mají možná 0.
Ale když napíšete jejich oxidační čísla,
zelené C má minus 3.
A oranžové C, oranžový uhlík,
má plus 3.
Jestli jste zvládli tohle, a nemyslím si, že je to příliš
komplexní, budete borci v oxidačních stavech.
Myslím, že teď už vše víte.
V dalším videu začneme objevovat oxidačně
redukční reakce.
.
Let's figure out the oxidation states
for some more constituent atoms and molecules.
So let's say I had magnesium oxide.
MgO.
I'll do oxygen in a different color.
So what are going to be their oxidation states?
And you might know this already,
but let's look at the periodic table,
because it never hurts to get familiar with it.
So we have magnesium.
Magnesium has two valance electrons.
It's a Group 2 element.
It would love to lose those two electrons.
Oxygen, we already know,
is one of the most electronegative atoms.
It's so electronegative that
oxidized has essentially been named after them.
And we know that oxygen loves to gain two electrons.
So this is kind of a marriage made in heaven.
This guy wants to lose two electrons
and this guy wants to gain two electrons.
So what's going to happen?
The magnesium is going to lose two electrons.
It was neutral.
So it's going to have a plus 2 charge, hypothetically.
And then, the oxygen is going to have a minus 2 charge,
because it gained the two electrons.
So in this molecule of magnesium oxide,
the oxidation state of magnesium is plus 2.
And the oxidation state of the oxygen is minus 2.
Now let's do a slightly harder one.
Let's say we had magnesium hydroxide.
So hydroxide is OH2.
OH2 right there, where there's two hydroxide groups in this.
So, my temptation would still be, look.
Magnesium likes to lose its electrons, its two electrons,
which would make it's charge positive
-- it's hypothetical oxidation state positive.
So my temptation is to say,
hey, magnesium here would be plus 2.
So let me write that there.
And remember, in order for everything to work out,
if it's a neutral compound,
all of the oxidation states in it have to add up to 1.
So let's see if that's going to work out.
Now, oxygen.
My impulse is that its oxidation state
tends to be minus 2.
So let me write that down.
Minus 2.
And hydrogen, when it's bonded with an oxygen
-- remember. In this case, the hydrogen is bonded
with the oxygen first.
And then that's bonded to the magnesium.
So the hydrogen is bonded to an oxygen.
Hydrogen, if it was bonded to a magnesium,
you might want to say, hey,
maybe it'll take the electrons
and it'll have a negative oxidation state.
But when hydrogen is bonded with oxygen,
it gives up the electrons.
It only has one electron to give up.
So it has a plus 1 oxidation state.
So let's see. At first, you might say, hey,
I'm adding up the oxidation states.
Plus 2 minus 2 is 0 plus 1.
I get a plus 1 oxidation state here.
That doesn't make sense, Sal.
This is a neutral compound.
And what you to remember is oh, no,
but you have two of these hydroxides right here.
So what you do is you figure out
the sum of the oxidation states of the hydroxide.
So that's minus 2 plus 1.
So for the entire hydroxide molecule,
you have a minus 1 sum.
And then you have two of them. Right?
You have two hydroxide molecules here.
So the contribution to the entire compound's
oxidation state will be minus 1 for each hydroxide.
But then you have two of them.
So it's minus 2 and then plus 2 from the magnesium.
And it all adds up to 0.
So that worked out.
Now, I want to do a little bit of an aside.
I want to go back to doing some problems again.
But I want to do a little bit of an aside
on some of my terminology.
Because I've kind of used oxidation state, and oxidized,
and reduced interchangeably, to a certain degree.
But, we've done so many problems with water
with water autoionizing into
-- actually, let me do 2 moles of water.
And it's in equilibrium
with 1 mole of H30 plus OH minus.
And obviously, everything is in an aqueous solution.
Now, let's look at the water.
What are the oxidation states in this water right here?
Well, we've done this already in the previous video.
Oxidation state of oxygen is minus 2,
because it's hogging the two electrons from the two hydrogens.
Each hydrogen is giving up an electron.
So it has an oxidation state of plus 1.
And we see this molecule.
Everything adds up.
Because you have two hydrogens with a plus 1.
So that's plus 2.
Plus 2 minus 2 for that one oxygen, and you get to 0.
And it's a neutral compound.
Now here, what are the oxidation states?
So one of these hydrogens left one of these water molecules
and joined the other of the water molecules
without taking its electron with it.
So it left the electron over here.
So that oxygen still has a minus 2 oxidation state.
And this hydrogen still has a plus 1.
And that's why you do minus 2 plus 1.
You get minus 1.
And this time, it works out,
because that's the actual charge on this hydroxide ion.
Now, here, what are the oxidation states?
Each of the hydrogens have a plus 1 oxidation state.
And then this oxygen has a minus 2.
And so if you look at the charge for the entire molecule,
plus 1 on three hydrogens, so that's plus 3.
I just added them up.
Minus 2.
So plus 3 minus 2, I should have a plus 1 charge
on this entire molecule, which is the case.
Now, my question to you is
has any of the oxidation states changed for any of the atoms?
All of the hydrogens here
-- and we could call this 2 moles of water.
Or maybe I just have two molecules of water.
But I have four hydrogens here.
Right? And all of them had an oxidation state of 1.
On the right-hand side, I have four hydrogens.
All of them have an oxidation state of 1.
So although their oxidation state is 1, in this reaction
-- and you can pick either direction of the reaction--
hydrogen has not been oxidized.
Its oxidation state did not change.
Maybe it was oxidized in a previous reaction
where the water was formed,
but in this reaction, it was not oxidized.
Likewise, the oxygens
-- we have two oxygen molecules, or atoms, here.
Each have a minus 2 oxidation state.
Here, we have two oxygen molecules.
Each have a minus 2 oxidation state.
Due to this reaction, at least,
no electrons changed hands in our oxidation state world.
So this is not an oxidation or a reduction reaction.
And I'm going to cover that in detail in the next video.
And I just want to be clear that
nothing here was oxidized or reduced,
because their oxidation states stayed the same.
Because sometimes I'll say, hey, look.
Magnesium has an oxidation state of plus 2.
And oxygen has an oxidation state of minus 2.
Magnesium was oxidized.
Two electrons were taken away from it.
And oxygen was reduced.
Two electrons were given to it.
And I'll say that implying some reaction that produced it,
but that's not always the case.
You could have a reaction
where that necessarily didn't happen.
But the oxidation state for magnesium
is definitely plus 2.
And the oxidation state for the oxygen,
or the oxidation number, is minus 2.
But I think you know what I'm talking about
when I say it was oxidized.
At some point, it went from a neutral magnesium
to a positively charged magnesium
by losing two electrons.
So it got oxidized.
Now, let's do some harder problems.
So hydrogen peroxide
-- I've said multiple times already that
oxygen tends to have a minus 2 oxidation state.
This is minus 1.
I think you see the pattern. These guys are plus 1.
Hydrogen is plus or minus 1.
These guys are plus 2.
I think you see the pattern.
It's whether you want to lose or gain electrons.
You might say, well see,
water normally has a minus 2 oxidation.
So you might be tempted to do
-- OK.
Hydrogen has plus 1, because it's bonding with water.
And oxygen has a minus 2.
But when you do that, you immediately have a conundrum.
This is a neutral molecule
-- let's see. Two hydrogens plus 2.
Two oxygens at minus 2.
Minus 4.
So this would end up with a minus 4
total net oxidation state.
And that's not the case
because this doesn't have any charge.
So there's a conundrum here.
And the conundrum is because,
if you actually look at the structure of hydrogen peroxide,
the oxygens are actually bonded to each other.
That's where the peroxide comes from.
And then each of those are bonded to a hydrogen.
So in this case,
especially in a first-year chemistry course,
the peroxide molecules, especially hydrogen peroxide,
tends to be that one special case.
There are others, but this is the one special case
where oxygen does not have a minus 2 oxidation state.
Let's look at this and try to figure out
what oxygen's oxidation state would be
in hydrogen peroxide.
So in this case, the hydrogen-oxygen bond,
oxygen is going to hog the electron
and hydrogen is going to lose it.
So it's going to have a plus 1 there.
Same thing on the side.
Oxygen, at least on this bond, is going to have a plus 1.
It's going to gain an electron.
What about from this other bond with the other oxygen?
Well, there's no reason why one oxygen should
hog the electron from the other oxygen.
So it's not going to have any net impact
on its oxidation state.
So in this case, this oxygen's oxidation state is plus 1.
This oxygen's oxidation state is also plus 1.
So each of the hydrogens have an oxidation number of plus 1.
You said the oxygens have an oxidation number of minus 1.
And so you have a net of 0.
2 times plus 1, plus 2 times minus 1, is 0.
So that's just a special case.
That's a good one to be familiar with.
Let's do another one.
Iron 3 carbonate.
And now, for the first time
-- I remember when we first encountered iron 3 carbonate.
You probably thought, hey,
why is it called iron 3 carbonate
when there are only two iron molecules,
or two iron atoms, here?
And you're about to learn why.
Let's look at the oxidation numbers.
So oxygen.
Oxygen's oxidation number tends to be minus 2.
Minus 2.
Now, if carbon is bonding with oxygen
-- let's look at the periodic table.
We have carbon bonding with oxygen.
Carbon can go either way.
Carbon, sometimes it likes to give away electrons.
Sometimes it likes to gain electrons.
When carbon is bonding with oxygen,
this right here is the electron hog.
If we had to say who's taking the electrons,
it's going to be oxygen.
Right?
So carbon is going to be giving away its electrons.
But how many electrons can carbon give away?
Well, let's see.
It has 1, 2, 3, 4 valence electrons.
So the most it can really do is
give away four valence electrons.
So let's go back to the carbonate.
So the carbon could at most
give away its four valence electrons.
So what will be the net oxidation number
for the carbonate molecule?
For the CO3?
So this is a plus 4 oxidation,
because it only has four to give away.
If it's bonding with oxygen, it's going to give them away.
Oxygen is more of a hog.
Each oxygen has a minus 2.
So let's think about it.
I have plus 4 minus, 3 times minus 2.
Right?
I have 3 oxygen molecules.
So I have 4 minus 6 is equal to minus 2.
So we can kind of view it as the oxidation number
for the entire carbonate molecule is minus 2.
Now, if this entire carbonate molecule is minus 2,
its contribution to the oxidation state
for this whole kind of
-- the carbonate part of the molecule.
We have 3 carbonate molecules.
Each of them is contributing minus 2.
So I have a minus 6 contribution.
If this is minus 6 and this is a neutral molecule,
then our 2 irons are also going
to have to have a plus 6 oxidation state.
Because it all has to add up to 0.
If both irons combined
have a plus 6 contribution to oxidation state,
then each of the irons must have a plus 3 oxidation.
Or that, in our hypothetical world, if this happens,
at least three electrons are going to
favor the carbonate from each of the irons.
So why is it called iron 3 carbonate?
I think you may have figured this out by now.
Because this is iron in its third oxidation state.
Iron-- a lot of the metals,
especially a lot of the transition metals--
can have multiple oxidation states.
When you have iron 3 carbonate,
you're literally saying,
this is the third oxidation state.
Or iron's oxidation number in this molecule
will be positive 3.
Now, let's do another one.
This is interesting.
Acetic acid.
And I think is the first time that
I've actually shown you the formula for acetic acid.
I won't go into the whole organic chemistry of it.
But let's try to figure out what the different charges are,
or the different oxidation states.
Sometimes you'll just see it written like this.
You'd say, OK.
Oxygens, each of those are going to have minus 2.
Hydrogens are each going to have plus 1.
So how are we doing so far?
So these oxygens are going to contribute minus 4.
And then the hydrogens
-- here you have plus 3. And then here you have plus 1.
You add these up and you get to 0. And you're like, oh.
So the carbons must have no oxidation state.
They must have an oxidation number of 0.
Because we're already at 0,
if we just consider the hydrogens and the oxygens.
So let's look at that and see if that's actually the case.
So when carbon is bonding with hydrogen,
who's going to hog the electrons?
When carbon is bonding with hydrogen.
Electronegativity-- as you go to the right.
Carbon is more electronegative.
It likes to keep the electrons, or hog them,
more than hydrogen.
So hydrogen is going to lose the electrons
in our oxidation state world.
It's actually a covalent bond, but of course,
we know that when we're dealing with oxidation states,
we pretend that it's ionic.
So in this case, your hydrogens are going
to lose electrons.
So they're each going to have an oxidation state of plus 1.
That's consistent with what we know so far.
And actually, that's another thing.
When I did this exercise, right here,
I immediately assumed hydrogen has
an oxidation state of plus 1.
I did that because, oh,
everything else in the molecule is carbon and oxygen,
which are more electronegative than the hydrogen.
So the hydrogen is going to go into its plus 1 state.
If, over here, I had a bunch of
alkali and alkaline earth metals,
I wouldn't be so sure.
I'd say, oh, maybe hydrogen would take electrons from them.
But anyway.
So these all gave an electron to this carbon.
So just from these hydrogens,
that carbon would have a minus 3 oxidation state, right?
These lost electrons.
This guy gained three electrons,
so his charge goes down by 3.
The carbon-carbon bond. Well, there's no reason
one carbon should take electrons from another carbon.
All carbons are created equal.
So there should be no transfer here.
So this carbon's oxidation status is 3.
Now what about on this side?
So we know that this hydrogen is going
to have a plus 1 oxidation state.
It's going to give its electron to this oxygen.
This oxygen, like most oxygens,
are going to take up two electrons.
One from this carbon, and one from this hydrogen.
So it's going to have a minus 2 oxidation state.
This oxygen is also going to take two electrons.
In this case, both of them are going
to be from this orange carbon.
So it's going to have a minus 2 oxidation state.
So what's the oxidation state of this carbon?
It lost two electrons to this guy up here,
and it lost one electron to this oxygen down here.
Remember, this guy got one electron from the carbon
and one from the hydrogen.
So it lost one electron here, two there.
It lost three electrons.
So in that reality, it would have a plus 3 charge.
So it turns out that the average oxidation state
for the carbon in acetic acid is 0.
Because if you average minus 3 and plus 3,
you get to 0.
And that's why I said, oh, maybe these are a 0.
But if you actually write out their oxidation numbers,
this green C has a minus 3 oxidation state.
And this orange C, this orange carbon,
has a plus 3 oxidation state.
If you got this one,
and I don't think it's overly complex,
you will be an oxidation state jock.
So I think you're all set now.
In the next video, we're going to start exploring
oxidation reduction reactions.
Pealkiri: Rohkem Oksüdatsiooniastmetest
Nuputame välja natuke suuremate aatomite ja molekulide oksüdatsiooniastmed.
Nuputame välja natuke suuremate aatomite ja molekulide oksüdatsiooniastmed.
Oletame, et meil on magneesiumoksiid.
MgO.
Kirjutan hapniku teise värviga.
Nii, mis võivad olla siis nende oksüdatsiooniastmed?
Te võite seda juba teada, aga vaatame perioodilusustabelisse, kuna see ei võta kunagi tükki küljest
Te võite seda juba teada, aga vaatame perioodilusustabelisse, kuna see ei võta kunagi tükki küljest
et olla kindel.
Niisiis meil on magneesium.
Magneesiumil on kaks valentselektroni.
See on teise rühma element.
Järelikult see soovis kaotada kaks elektroni.
Hapnik, nagu me juba teame, on üks kõige elektronegatiivsemaid aatome.
See on nii elektronegatiivne,et oksüdeerumine on selle järgi nimetatud.
See on nii elektronegatiivne,et oksüdeerumine on selle järgi nimetatud.
Ja me teame, et hapnik tahab saada juurde kahte elektroni.
See on justkui abielu, mis on sõlmitud taevas.
See element siin tahab kaotada kahte elektroni ja see siin tahab saada kaks juurde.
See element siin tahab kaotada kahte elektroni ja see siin tahab saada kaks juurde.
Nii, mis siis juhtub?
Magneesium kaotab kaks elektroni.
Ta oli ennem neutraalne.
Nüüd on selle laenguks +2.
Ja hapniku laeng on seega -2, kuna see sai 2 elektroni juurde.
Ja hapniku laeng on seega -2, kuna see sai 2 elektroni juurde.
Nii siis selles magneesiumoksiidi molekulis, magneesiumi oksüdatsiooniaste on +2.
Nii siis selles magneesiumoksiidi molekulis, magneesiumi oksüdatsiooniaste on +2.
Ja hapniku oksüdatsiooniaste on -2.
Nüüd võtame natuke raskema.
Ütleme, et meil on Magneesiumhüdroksiid.
Hüdroksiid on OH2.
Hüdroksiid on OH2.
OH2 on seal, kokku on neid rühmasi kaks.
Minu kiusatus oleks vaadata ikkagi tabelit.
Magneesiumile meeldib kaotada elektrone, eriti just kaks elektroni,mis muudaksid laengu positiivseks--
Magneesiumile meeldib kaotada elektrone, eriti just kaks elektroni,mis muudaksid laengu positiivseks--
hüpoteetiliselt on oksüdatsiooniaste positiivne.
Minu kiusatus oleks öelda, et magneesium siin on +2.
Minu kiusatus oleks öelda, et magneesium siin on +2.
Niisiis kirjutan selle siia.
Jätke meelde, et kõik töötaks, juhul kui see on neutraalne ühend siis kõik oksüdatsiooniastmed kokku peavad andma ühe.
Jätke meelde, et kõik töötaks, juhul kui see on neutraalne ühend siis kõik oksüdatsiooniastmed kokku peavad andma ühe.
Jätke meelde, et kõik töötaks, juhul kui see on neutraalne ühend siis kõik oksüdatsiooniastmed kokku peavad andma ühe.
Nii, et vaatame kas see töötab.
Nüüd hapnik.
Minu impulss ütleb, et selle oksüdatsiooniaste on -2
Minu impulss ütleb, et selle oksüdatsiooniaste on -2
Nii, et kirjutan selle ära
Nii, et kirjutan selle ära
Ja vesiniks, kui see on ühinenud hapnikuga-- jätke meelde.
Praegusel juhul vesinik on enne ühinenud hapnikuga ja alles seejärel magneesiumiga.
Praegusel juhul vesinik on enne ühinenud hapnikuga ja alles seejärel magneesiumiga.
Seega vesinik on ühinenud hapnikuga.
Vesiniks, kui see oleks ühinenud magneesiumiga, sooviksite te võibolla öelda, et hey võibolla see võtab elektrone ja saavutab negatiivse oks. astme.
Vesiniks, kui see oleks ühinenud magneesiumiga, sooviksite te võibolla öelda, et hey võibolla see võtab elektrone ja saavutab negatiivse oks. astme.
Vesiniks, kui see oleks ühinenud magneesiumiga, sooviksite te võibolla öelda, et hey võibolla see võtab elektrone ja saavutab negatiivse oks. astme.
Aga kui vesinik on ühinenud hapnikuga, siis see loovutab elektrone.
Aga kui vesinik on ühinenud hapnikuga, siis see loovutab elektrone.
Vesinikul on ainult üks elektron, mida loovutada.
Seega on oksüdatsiooniaste +1.
Nii vaatame.
Algul võite mõelda, et ma liidan oksüdatsiooniastmed kokku.
Algul võite mõelda, et ma liidan oksüdatsiooniastmed kokku.
+2 - 2 = 0 ja 0+1 = 0
Ma saan +1 oksüdatsiooniastmeks siin.
See ei ole ju loogiline, Sal.
See siin on neutraalne ühend.
Siin tuleb meelde jätta et, ühendiso n ju kaks hüdroksiidiooni.
Siin tuleb meelde jätta et, ühendiso n ju kaks hüdroksiidiooni.
Nii, et kõigepealt tuleb välja mõelda oksüdatsiooniastmed hüdroksiidioonides
Nii, et kõigepealt tuleb välja mõelda oksüdatsiooniastmed hüdroksiidioonides
Nii, et -2 + 1
Nii, et kogu hüdroksiidi molekuli summaks on -1.
Nii, et kogu hüdroksiidi molekuli summaks on -1.
Aga meil on neid kaks.
Eksju?
Meie ühendis on kaks hüdroksiidi molekuli.
Nii, et mõlemad neist annavad -1 laengu.
Nii, et mõlemad neist annavad -1 laengu.
Ja kuna neid on 2.
Siis on laenguks -2 ja magneesiumilt tuleb +2.
Ja see kokku on 0.
Sellega on asi ühelpool.
Nüüd ma teen natuke selgitamist.
Liigume tagasi jälle mõndade probleemide juurde.
Aga kõigepealt tahaks selgitada natuke oma terminoloogiat.
Aga kõigepealt tahaks selgitada natuke oma terminoloogiat
Kuna ma olen kasutanud sõnu "oksüdatsiooniaste" ja "oksüdeerunud"
Kuna ma olen kasutanud sõnu "oksüdatsiooniaste" ja "oksüdeerunud" .
Aga, me oleme lahendanud nii palju probleeme vee ioniseerimisega-- tegelikult, ma võtan 2 mooli vett.
Aga, me oleme lahendanud nii palju probleeme vee ioniseerimisega-- tegelikult, ma võtan 2 mooli vett.
Ja tasakaalustame selle H3O+OH-.
Ja loomulikult on kõik see vesilahuses.
Nüüd vaatame vett.
Mis on selle vee oksüdatsiooniastmed?
Me oleme seda juba teinud eelmises videos.
Oksüdatsiooniaste hapnikule on -2, kuna see võtab kaks elektroni kahelt vesinikult.
Oksüdatsiooniaste hapnikule on -2, kuna see võtab kaks elektroni kahelt vesinikult.
Iga vesinik annab ära ühe elektroni.
Seega nende oksüdatsiooniaste on +1.
Ja me näeme seda molekuli.
Kõik sobib.
Kuna sul on kaks vesinikku, mille oks. asta on +1.
Seega kokku +2.
+2 -2 = 0
Seega on see neutraalne ühend
Nüüd siin, mis on üksüdatsiooniastmed?
Üks vesinik jättis ühe veemolekuli maha ja ühines teise veemolekuliga, ilma et oleks kaasa võtnud oma elektroni.
Üks vesinik jättis ühe veemolekuli maha ja ühines teise veemolekuliga, ilma et oleks kaasa võtnud oma elektroni.
Üks vesinik jättis ühe veemolekuli maha ja ühines teise veemolekuliga, ilma et oleks kaasa võtnud oma elektroni.
Seega ta jättis elektroni siia.
Seega sellel hapnikul on ikka -2 oksüdatsiooniaste.
Ja see vesinik on ikka +1.
Ja seega -2 +1 = -1
Ja seega -2 +1 = -1
Ja seekord see toimib, kuna see ongi tegelik hüdroksiidiooni laeng.
Ja seekord see toimib, kuna see ongi tegelik hüdroksiidiooni laeng.
Nüüd, mis oksüdatsiooniastmed on siin?
igal vesinikul on laeng +1.
Ja sellel hapnikul siin on laeng +2.
Ja kui vaadata terve molekuli laengut, +1 kolmel vesinikul, seega +3.
Ja kui vaadata terve molekuli laengut, +1 kolmel vesinikul, seega +3.
Just liitsin nad kokku.
miinus 2.
Niisiis +3-2, terve molekuli laeng peaks olema seega +1
Niisiis +3-2, terve molekuli laeng peaks olema seega +1
Nüüd mu küsimus teile on, kas on mõni oksüdatsiooniaste nendel aatomitel muutunud?
Nüüd mu küsimus teile on, kas on mõni oksüdatsiooniaste nendel aatomitel muutunud?
Kõik vesinikud siin--ja seda võime kutsuda kaheks mooliks veeks.
Kõik vesinikud siin--ja seda võime kutsuda kaheks mooliks veeks.
Või kaheks molekuliks veeks.
Aga siin on 4 vesinikku.
On ju nii?
Ja nende kõikide oksüdatsiooniasta on 1.
Paremal pool on 4 vesinikku.
Ja kõigil on oksüdatsiooniaste 1.
Kuigi nende oksüdatsiooniaste on 1, selles reaktsioonis-- võite valida reaktsioonil ükskõik mis suuna--
Kuigi nende oksüdatsiooniaste on 1, selles reaktsioonis-- võite valida reaktsioonil ükskõik mis suuna--
vesinik ei ole oksüdeerunud.
Oksüdatsiooniaste ei muutunud.
Võib-olla see oksüdeerus eelmises reaktsioonis, kus
vesi tekkis, aga selles reaktsioonis mitte.
Samamoodi, hapnik- siin on kaks hapniku molekuli või kaks aatomit. siin.
Samamoodi, hapnik- siin on kaks hapniku molekuli või kaks aatomit. siin.
Igalühel neist -2 oksüdatsiooniastmeks.
Ka siin on kaks hapnikumolekuli.
Kõigil neil -2 oksüdatsiooniastmeks.
Selle reaktsiooni käis, vähemal ükski elektron ei muutnud omanikku oma oksüdatsioonimaailmas.
Selle reaktsiooni käis, vähemal ükski elektron ei muutnud omanikku oma oksüdatsioonimaailmas.
Seega see ei ole oksüdatsioonireaktsioon, ega ka redoksreaktsioon.
Ma räägin sellest veel detailsemalt järgmises videos.
Ja ma soovin selgeks teha, et miski siin ei oksüdeerunud või redutseerunud, kuna oksüdatsiooniastmed jäid samaks.
Ja ma soovin selgeks teha, et miski siin ei oksüdeerunud või redutseerunud, kuna oksüdatsiooniastmed jäid samaks.
Ja ma soovin selgeks teha, et miski siin ei oksüdeerunud või redutseerunud, kuna oksüdatsiooniastmed jäid samaks.
Kuna mõnikord ma ütlen, et vaadake.
Magneesiumil on oksüdatsiooniaste +2.
ja hapnikul -2
Magneesuim oksüdeerus.
Kuna kaks elektroni võeti talt ära,
Ja hapnik redutseerus.
Kuna ta liitis kaks elektroni.
Ja ma ütlen seda, kuna viitan mingile reaktsioonile, mis selle tulemuse tõi, mitte ei mõtle alati antud ülesandele.
Ja ma ütlen seda, kuna viitan mingile reaktsioonile, mis selle tulemuse tõi, mitte ei mõtle alati antud ülesandele.
Võib olla lihtsalt tegemist ülesandega, kus see tingimata ei juhtunud.
Võib olla lihtsalt tegemist ülesandega, kus see tingimata ei juhtunud.
Aga oksüdatsiooniaste magneesiumil on kindlasti +2
Aga oksüdatsiooniaste magneesiumil on kindlasti +2
Ja oksüdatsiooniaste hapnikul on -2.
Ja oksüdatsiooniaste hapnikul on -2.
Aga ma arvan, et te teate, mida ma räägin kui ütlen, et see oli oksüdeerunud.
Aga ma arvan, et te teate, mida ma räägin kui ütlen, et see oli oksüdeerunud.
Mingil hetkel, see läks neutraalsest magneesiumist positiivse laenguga magneesiumiks, kaotades 2 elektroni.
Mingil hetkel, see läks neutraalsest magneesiumist positiivse laenguga magneesiumiks, kaotades 2 elektroni.
Seega see oksüdeerus.
Nüüd võtame käsile mingid raskemad probleemid.
Nii hüdroksiidperoksiid-- olen juba mitu korda öelnud, et hapnikul on enamasti -2 oksüdatsiooniaste.
Nii hüdroksiidperoksiid-- olen juba mitu korda öelnud, et hapnikul on enamasti -2 oksüdatsiooniaste.
See on -1
Ma arvan, et te saate aru.
Need siin on +1.
Vesinik on +1 või -1.
Need siin on +2.
Ma arvan, et te saate aru.
Loeb kas aine soovib kaotada või saada juurde elektrone.
Võite mõelda, et veel on tavaliselt oksüdatsiooniaste -2.
Võite mõelda, et veel on tavaliselt oksüdatsiooniaste -2.
Nii et võite tunda kiusatust teha-- OK.
Vesinikul on +1, kuna see on seotud veega
Ja hapnikul on -2.
Aga kui te seda teete, tekib kohe küsimus.
See on neutraalne molekul--vaatame.
Kaks vesinikku +2.
Kaks hapnikku -2.
Miinus 4.
Nii et see oleks kokku -4 oksüdatsooniastmega.
Nii et see oleks kokku -4 oksüdatsooniastmega.
Aga nii see ei saa olla, kuna sellel puudub laeng.
Aga nii see ei saa olla, kuna sellel puudub laeng.
Seega on siin mingisugune mõistatus.
Ja mõistatus tekib, kuna kui vaadata vesinikperoksiidi struktuuri,
Ja mõistatus tekib, kuna kui vaadata vesinikperoksiidi struktuuri,
kaks hapnikku on üksteisega seotud.
Sealt tulebki peroksiid.
Ja mõlemad neist on seotud ühe vesinikuga.
Seega praegusel juhul, eriti esimese aasta keemiakursusel,,
peroksiidmolekulid, eriti vesinikperoksiid on erijuhtumid.
peroksiidmolekulid, eriti vesinikperoksiid on erijuhtumid.
On ka teisi, aga see on üks eriline juhtum, kus hapnikul ei ole -2 oksüdatsiooniastmeks.
On ka teisi, aga see on üks eriline juhtum, kus hapnikul ei ole -2 oksüdatsiooniastmeks.
Vaatame seda ühendit ja üritame välja nuputada, mis võiks olla hapniku oks. aste vesinikperoksiidis.
Vaatame seda ühendit ja üritame välja nuputada, mis võiks olla hapniku oks. aste vesinikperoksiidis.
Praegusel juhul vesinik-hapnik side, hapnik võtab elektroni ja vesinik kaotab selle.
Praegusel juhul vesinik-hapnik side, hapnik võtab elektroni ja vesinik kaotab selle.
Praegusel juhul vesinik-hapnik side, hapnik võtab elektroni ja vesinik kaotab selle.
Seega selle laeng on +1
Sama ka külje peal.
Hapnik, vähemalt siin sidemes säilitab +1 laengu.
See saab elektroni juurde.
Aga mis juhtub teise hapnikuga sideme juures?
Ei ole põhjust, miks üks hapnik peaks võtma elektrone teise hapniku juurest.
Ei ole põhjust, miks üks hapnik peaks võtma elektrone teise hapniku juurest.
Seega sellel ei ole mingit kokkupuudet oksüdatsiooniastmega.
Seega sellel ei ole mingit kokkupuudet oksüdatsiooniastmega.
Sellel juhul, hapniku oksüdatsiooniaste on +1.
Ka selle hapniku oksüdatsiooniaste on +1.
Seega mõlema vesinikul on oksüdatsiooniaste +1.
Te ütlesite, et hapnikute oksüdatsiooniaste on -1.
Seega summa on 0.
Kaks korda +1, pluss kaks korda -1 == 0
See on lihtsalt üks erijuhtum, mida on hea teada.
See on lihtsalt üks erijuhtum, mida on hea teada.
Teeme veel ühe.
Raud(III)karbonaat.
Nüüd, esimest korda-- Ma mäletan esimest korda kui kohtusime Raud 3 karbonaadiga.
Nüüd, esimest korda-- Ma mäletan esimest korda kui kohtusime Raud 3 karbonaadiga.
Mõtlesite ilmselt, et miks seda kutsutakse Raud(III)karbonaadiks, kui on ainult kaks raua molekuli.
Mõtlesite ilmselt, et miks seda kutsutakse Raud(III)karbonaadiks, kui on ainult kaks raua molekuli.
või kaks raua aatomit?
Ja nüüd saate teada, miks.
Vaatame oksüdatsiooniastmeid.
Nii hapnik.
Hapniku oksüdatsiooniaste on tavaliselt -2.
Hapniku oksüdatsiooniaste on tavaliselt -2.
Ja nüüd kui süsinik liitub hapnikuga-- vaatame perioodilisustabelit.
Ja nüüd kui süsinik liitub hapnikuga-- vaatame perioodilisustabelit.
Kui süsinik liitub hapnikuga.
Süsinik võib muutuda mõlemat moodi.
Mõnikord ta annab ära elektrone.
Mõnikord ta liidab elektrone.
Kui süsinik liitub hapnikuga, see siin on elektronpilv.
Kui süsinik liitub hapnikuga, siis see siin on elektronegatiivsem.
Järelikult hapnik võtab elektronid kuna, on elektronegatiivsem.
Järelikult hapnik võtab elektronid kuna, on elektronegatiivsem.
On ju nii?
Seega süsinik annab ära oma elektronid.
Aga kui palju elektrone saab süsinik loovutada?
Vaatame.
Tal on 1,2,3,4 valentselektroni.
Nii et kõige rohkem saaks ta ära anda 4 elektroni.
Nii et kõige rohkem saaks ta ära anda 4 elektroni.
Nii, lähme tagasi karbonaadi juurde.
Seega süsinik saaks maksimaalselt loovutada 4 valentelektroni.
Seega süsinik saaks maksimaalselt loovutada 4 valentelektroni.
Niisiis, mis on oksüdatsiooniaste karbonaatmolekulil?
Niisiis, mis on oksüdatsiooniaste karbonaatmolekulil?
Ehk CO3-l?
Nii, et see on +4 oksüdatsiooniastmega, kuna ta saab ära anda ainult 4 elektroni.
Nii, et see on +4 oksüdatsiooniastmega, kuna ta saab ära anda ainult 4 elektroni.
Kui tal liitub hapnikuga, siis peab ta elektronid ära andma.
Hapnik on rohkem elektronegatiivsem.
Igal hapnikul on -2.
Mõtleme selle üle.
Karbonaadil on +4 -(3*2).
Eksju?
Mul on 3 hapniku molekuli.
Seega 4-6 = -2
Järelikult kogu karbonaadi oksüdatsiooniaste on -2.
Järelikult kogu karbonaadi oksüdatsiooniaste on -2.
Seega kui kogu karbonaadimolekul on -2,
siis kogu panus--
Karbonaatmolekuli osasse.
Meil on 3 karbonaatmolekuli.
Iga ühe panus on -2,
Ehk siis kokku -6.
Kui see on -6 ja see on neutraalne molekul, siis 2-l rauaatomil on
Kui see on -6 ja see on neutraalne molekul, siis 2-l rauaatomil on
+6 oksüdatsiooniastmeks.
Kuna kokku peab tulema 0.
Kui mõlemad raual kokku on +6 oksüdatsiooniaste, siis kumbki neist
Kui mõlemad raual kokku on +6 oksüdatsiooniaste, siis kumbki neist
peab anda +3.
Ehk meie hüpoteetilises maailmas, kui see juhtub siis
vähemalt 3 elektroni pooldavad karbonaati rauale.
vähemalt 3 elektroni pooldavad karbonaati rauale.
Niisis miks seda kutsutakse raud(III)karbonaadiks?
Nüüdseks peaks see juba arusaadav olema.
Kuna see on raud oksüdatsiooniastmega +3.
Raud-- paljud metallid eriti siirdemetallid-- võivad omada mitut oksüdatsiooniastet.
Raud-- paljud metallid eriti siirdemetallid-- võivad omada mitut oksüdatsiooniastet.
Kui meil on raud(III)karbonaat, siis me teame, et raua oksüdatsiooniaste siin on +3.
Kui meil on raud(III)karbonaat, siis me teame, et raua oksüdatsiooniaste siin on +3.
Ehk ühe rauaatomi oksüdatsiooniaste siin on +3.
Ehk ühe rauaatomi oksüdatsiooniaste siin on +3.
Teeme veel ühe.
See on huvitav.
Äädikhape.
Ma arvan, et see on esimene kord, kui ma teile näitan äädikhapet.
Ma arvan, et see on esimene kord, kui ma teile näitan äädikhapet.
Ma ei hakka praegu süvenema tervesse orgaanilisse keemiasse.
Aga proovime välja nuputada, mis on siin laengud või oksüdatsiooniastmed.
Aga proovime välja nuputada, mis on siin laengud või oksüdatsiooniastmed.
Aga proovime välja nuputada, mis on siin laengud või oksüdatsiooniastmed.
Mõnikord näete seda sellisena kirjutatult.
Ütleksite, OK.
Hapnik, igal neist on laeng -2.
Hapnik, igal neist on laeng -2.
Vesinikud on kõik +1.
Vesinikud on kõik +1.
Kuidas meil sisi seni läheb?
Need hapnikud kokku on -4.
Ja vesinikud on +3.
Ja siin on +1.
Kui need kokku liita, saab 0-i,
Ja te mõtlete ilmselt, et oh süsinikel puudud oksüdatsiooniaste.
Ja te mõtlete ilmselt, et oh süsinikel puudud oksüdatsiooniaste.
Nende oksüdatsiooniaste peab olema 0.
Kuna kui vaadata vesinikke ja hapnikke siis on juba 0.
Kuna kui vaadata vesinikke ja hapnikke siis on juba 0.
Nüüd vaatame, kas asi on tegelikult ka nii.
kui näeme et süsinik liitub vesinikuga, kes võtab elektronid endale?
kui näeme et süsinik liitub vesinikuga, kes võtab elektronid endale?
Kui süsinik liitub vesinikuga.
Elektronegatiivsus-- minnes paremale.
Süsinik on elektronegtiivsem.
Talle suudab elektrone hoida paremini kui vesinik.
Talle suudab elektrone hoida paremini kui vesinik.
Seega vesinik kaotab elektronid.
Seega vesinik kaotab elektronid.
See on tegelikult kovalentne side, aga kui vaatame oksüdatsiooniastmeid siis teeskeleme, et tegu on ioonidega.
See on tegelikult kovalentne side, aga kui vaatame oksüdatsiooniastmeid siis teeskeleme, et tegu on ioonidega.
See on tegelikult kovalentne side, aga kui vaatame oksüdatsiooniastmeid siis teeskeleme, et tegu on ioonidega.
Praegusel juhul vesinik kaotab elektrone.
Praegusel juhul vesinik kaotab elektrone.
Seega oksüdatsiooniaste on +1.
See on kooskõlas praeguste teadmistega.
Ja tegelikult, on veel üks asi.
Kui ma teksin seda ülesannet siin, eeldaksin automaatselt et vesiniku oksüdatsiooniaste on +1.
Kui ma teksin seda ülesannet siin, eeldaksin automaatselt et vesiniku oksüdatsiooniaste on +1.
Seda sellepärast, et kõik muu molekulis on elektronegatiivsem kui vesinik.
Seda sellepärast, et kõik muu molekulis on elektronegatiivsem kui vesinik.
Seda sellepärast, et kõik muu molekulis on elektronegatiivsem kui vesinik.
Seega vesinik läheb +1 olekusse.
Kui siin oleks hunnik leeliseid ja leelismetalle, siis ma ei oleks nii kindel.
Kui siin oleks hunnik leeliseid ja leelismetalle, siis ma ei oleks nii kindel.
Siis ma arvaks, et võib olla vesinik võtab elektrone hoopiski neilt.
Siis ma arvaks, et võib olla vesinik võtab elektrone hoopiski neilt.
Igatahes.
Need kõik annavad elektrone süsinikule.
Seega nendest vesinikest saaks süsinik -3 oksüdatsiooniastme, eksju?
Seega nendest vesinikest saaks süsinik -3 oksüdatsiooniastme, eksju?
Need kadunud elektronid.
Süsinik saab 3 elektroni seega laeng langeb 3 võrra.
Süsinik saab 3 elektroni seega laeng langeb 3 võrra.
Süsinik-süsinik side.
Pole põhjust, miks üks süsinik peaks teiselt elektrone võtma.
Pole põhjust, miks üks süsinik peaks teiselt elektrone võtma.
Kõik süsinikud on võrdsd.
Seega siin ei ole mingit ülekannet.
Seega selle süsiniku oksüdatsiooniaste on-3.
Mis toimub teisel pool?
Me teame et vesinik on +1.
Me teame et vesinik on +1.
Ta annab oma elektroni hapnikule.
See hapnik nagu enamik hapnike võtab kaks elektroni.
See hapnik nagu enamik hapnike võtab kaks elektroni.
Ühe sellelt süsinikult ja ühe sellelt vesinikult.
Seega on tal -2 oksüdatsiooniaste.
Ka see hapnik võtab kaks elektroni.
Sellel juhul mõlemad tulevad sellelt oranžilt süsinikult.
Sellel juhul mõlemad tulevad sellelt oranžilt süsinikult.
Seega on tal -2 oksüdatsiooniaste.
Mis on süsiniku oksüdatsiooniaste?
Ta kaotas kaks elektroni sellele hapnikule ja ühe
elektroni sellele hapnikule.
Jätke meelde, et see hapnik sai ühe elektroni süsinikult ja teise vesinikult.
Jätke meelde, et see hapnik sai ühe elektroni süsinikult ja teise vesinikult.
Seega ta kaotas ühe elektroni siia ja teise sinna.
Kokku 3 tükki.
Niisiis peaks tal olema +3 laeng.
Seega tuleb välja, et keskmine oksüdatsiooniaste süsinikul äädikhappes on 0.
Seega tuleb välja, et keskmine oksüdatsiooniaste süsinikul äädikhappes on 0.
Kuna -3 +3 = 0
Ja sellepärast ma ütlesingi, oh, äkki need on 0.
Kui kirjutada välja nende oksüdatsiooniastmed, siis sellel rohelisel süsinikul on -3 oksüdatsiooniaste.
Kui kirjutada välja nende oksüdatsiooniastmed, siis sellel rohelisel süsinikul on -3 oksüdatsiooniaste.
Ja oranžil, sellel oranžil süsinikul on +3.
Ja oranžil, sellel oranžil süsinikul on +3.
Kui said sellest aru, ma ei usu, et see on ilmatuma raske, oled oksüdatsiooniastme-spetsialist.
Kui said sellest aru, ma ei usu, et see on ilmatuma raske, oled oksüdatsiooniastme-spetsialist.
Ma arvan, et nüüd peaks sul see selge olema.
Järgmises videos hakkame uurima oksüdatsiooni redoksreaktsiooni.
Järgmises videos hakkame uurima oksüdatsiooni redoksreaktsiooni.
Wyznaczmy stopnie utlenienia kilku kolejnych przykładów
atomów tworzących cząsteczki.
Weźmy na przykład tlenek magnezu.
MgO
Zaznaczę tlen innym kolorem.
Jakie są stopnie utlenienia poszczególnych atomów?
Zapewne to już wiesz, ale spójrzmy jeszcze raz
na układ okresowy pierwiastków - nie zaszkodzi
dokładniej się z nim zaznajomić.
Mamy więc magnez.
Magnez ma dwa elektrony walencyjne.
Leży w II grupie układu okresowego.
Bardzo lubi oddawać swoje dwa elektrony walencyjne.
Tlen, wiemy to już, jest jednym z najbardziej
elektroujemnych pierwiastków. Jest tak bardzo elektroujemny, że utlenianie
wzięło od niego swoją nazwę.
Wiemy, że tlen lubi przyjmować dwa elektrony.
Między magnezem a tlenem powstaje takie... małżeństwo :)
Magnez chce oddać dwa elektrony, a tlen -
przyjąć dwa elektrony.
Co się w tej sytuacji dzieje?
Magnez straci dwa elektrony.
Był obojętny, neutralny.
A teraz ma teoretyczny ładunek równy +2.
Natomiast tlen przyjmuje ładunek -2,
ponieważ przyjął dwa elektrony.
W cząsteczce tlenku magnezu
stopień utlenienia magnezu wynosi +2,
a stopień utlenienia tlenu wynosi -2.
Rozważmy teraz bardziej skomplikowany przykład.
Weźmy wodorotlenek magnezu Mg(OH)2.
Grupa wodorotlenowa to OH,
w tlenku magnezu są dwie takie grupy.
Mam taką pokusę, żeby powiedzieć tak:
Magnez lubi oddawać dwa elektrony,
co sprawia, że jego ładunek wynosi +2.
Taki jest jego stopień utlenienia.
Więc skuszę się na stwierdzenie, że magnez
jest tutaj na stopniu utlenienia +2.
Zapiszę to.
Pamiętaj, spodziewamy się, że
skoro jest to cząstka obojętna, to suma wszystkich stopni utlenienia
wynosi zero.
Sprzwdźmy, czy ta teoria się sprawdza.
Weźmy teraz atom tlenu.
Instynktownie zapiszę, że stopień utlenienia
tlenu wynosi -2.
Zapiszę to.
Wodór jest związany z tlenem - pamiętaj,
w tym przypadku wodór jest połączony z tlenem,
a dopiero potem tlen jest połączony z magnezem.
Więc wodór jest połączony z tlenem.
Gdyby wodór był związany z magnezem, mógłbyś powiedzieć,
że to wodór zabiera elektrony od magnezu
i jest na ujemnym stopniu utlenienia.
Ale kiedy wodór jest połączony z tlenem,
oddaje swój elektron.
Atom wodoru ma tylko jeden elektron - i go oddaje.
Przyjmuje więc stopień utlenienia równy +1.
Sprawdźmy.
Początkowo możesz powiedzieć:
wszystkie stopnie utlenienia...
+2 + (-)2 = 0 i do tego jeszcze dodaję +1 = +1.
Wychodzi mi całkowity ładunek cząsteczki równy +1!
To nie ma sensu!
To miała być cząstka obojętna!>
Ale pamiętaj, w tym przykładzie
masz dwie grupy OH.
Czyli dochodzisz do wniosku, że po dodaniu stopni utlenienia
w jednej grupie OH,
wychodzi (-)2 + (+)1 = (-)1.
Więc całkowity ładunek grupy wodorotlenowej
wynosi (-)1.
A masz dwie takie grupy, prawda?
Masz dwie grupy OH.
Więc wkład do całkowitego ładunku
wynosi (-)1, dla każdej z grup OH.
Masz dwie grupy OH,
czyli ich wkład wynosi (-)1 + (-)1 = (-)2. W sumie obliczenia dla Mg(OH)2 to: (-)2 + (+)2 = 0.
Całkowity ładunek cząsteczki Mg(OH)2 wynosi 0.
Czyli metoda działa.
Teraz zrobię małą dygresję.
Wrócę do robienia przykładów.
Ale to będzie takie poboczne przyjrzenie się terminologii.
Używam tutaj pojęć: stopień utlenienia, utlenianie
czy redukowanie zamiennie w pewnym stopniu.
Ale przecież przeanalizowaliśmy tyle przykładów
dotyczących autodysocjacji wody. Właściwie - weźmy dwa mole cząsteczek wody.
Będą w równowadze z 1 molem jonów H3O+ i z jednym molem jonów OH-.
Oczywiście wszystko to w środowisku wodnym.
Przyjrzyjmy się cząsteczce wody.
Jakie są stopnie utlenienia w cząsteczce wody?
Obliczyliśmy to w poprzdnim filmie.
Stopień utlenienia tlenu wynosi (-)2, ponieważ
tlen przyjmuje dwa elektrony od dwóch wodorów.
Każdy atom wodoru oddaje jeden elektron,
dlatego każdy atom wodoru jest na stopniu utlenienia +1.
Patrzymy na tę cząsteczkę,
wszystko się zgadza.
Masz dwa wodory na stopniu utlenienia +1.
To jest w sumie +2.
+2 + (-)2 = 0.
Czyli cząsteczka jest obojętna, zgadza się.
A tutaj? Jakie są stopnie utlenienia?
Jeden z tych wodorów opuścił cząsteczkę wody
i przyłączył się do drugiej cząsteczki wody
bez zabierania swojego elektronu.
Zostawił swój elektron tutaj.
Więc ten tlen ciągle ma stopień utlenienia tówny (-)2.
A ten wodór - nadal jest na stopniu utlenienia +1.
I dlatego liczymy w ten sposób: (-)2 + (+)1.
Wychodzi (-)1.
Tym razem to się zgadza, bo
ładunek jonu OH- wynosi (-)1.
Teraz tutaj - ile wynoszą stopnie utlenienia?
każdy z atomów wodoru jest na +1 stopniu utlenienia.
A atom tlenu jest na stopniu utlenienia (-)2.
I kiedy patrzysz na całkowity ładunek
tej cząstki, (+)1 od każdego atomu wodoru równa się (+)3.
Dodałem te ładunki.
Stopień utlenienia tlenu = (-)2.
Więc: (+)3 + (-)2 = (+)1.
Czyli ładunek całkowity tej cząstki wynosi (+)1.
Czas na pytanie: czy któreś stopnie utlenienia
utległy tutaj zmianie?
Wszystkie atomy wodoru tutaj -
w dwóch molach cząsteczek wody
lub - po prostu - w dwóch cząsteczkach wody -
Mam tu cztery mole atomów (lub cztery atomy) wodoru.
Zgadza się?
Wszystkie one są na stopniu utlenienia równym (+)1.
Po prawej stronie równania też mam cztery atomy wodoru.
Każdy z nich jest na (+)1 stopniu utlenienia.
Chociaż stopień utlenienia wodoru wynosi tutaj (+)1
i chociaż możesz pokazać kierunek tej reakcji,
wodór nie został utleniony.
Jego stopień utlenienia nie zmienił się.
Możliwe, że został utleniony w jakiejś poprzedniej reakcji, w której
utworzyła się woda, ale w tej reakcji - wodór nie uległ utlenieniu.
Podobnie atomy tlenu - mamy tutaj dwa atomy tlenu.
Każdy z nich jest na (-)2 stopniu utlenienia.
Tutaj też mamy dwa atomy tlenu.
I również każdy na stopniu utlenienia równym (-)2.
W wyniku tej reakcji żadne elektrony nie zmieniły
swojego położenia, stopnie utlenienia nie uległy zmianie.
Czyli tutaj nie zaszła ani reakcji utlenienia ani redukcji.
Wytłumaczę to szczegółowo w następnym filmie.
Chcę, żeby to było jasne - w tej reakcji NIC nie zostało utlenione
ani zredukowane, ponieważ
poszczególne stopnie utlenienia przed reakcją i po reakcji są takie same.
Czasem będę mówić:
magnez jest na stopniu utlenienia równym +2,
a tlen na stopniu utlenienia (-)2,
czyli magnez jest utleniony.
Dwa elektrony zostały mu odebrane.
A tlen jest zredukowany,
przyjął dwa elektrony.
Chcę w ten sposób dać do zrozumienia, że te procesy (utlenianie i redukacja)
miały miejsce podczas reakcji tworzenia tlenku magnezu, ale nie zawsze zajmujemy się właśnie tym.
Może się zdarzyć, że
niekoniecznie musi zajść utlenianie i redukcja.
Ale stopień utlenienia magnezu w związkach
zawsze wynosi +2.
A stopień utlenienia tlenu
zazwyczaj wynosi (-)2. >
Mam nadzieję, że będziesz wiedział, co mam na myśli, kiedy mówię, że
coś jest utlenione.
W pewnym sensie to pochodzi od przejścia od obojętnego magnezu
do magnezu naładowanego dodatnio - poprzez utratę dwóch elektronów.
Takie przejście to utlenienie.
Zajmijmy się poważniejszym problemem. Nadtlenek wodoru.
Mówiłem to już wielokrotnie, że tlen
dąży do uzyskania stopnia utlenienia (-)2.
Tutaj jest (-)1.
Ci tutaj dążą do stopnia utlenienia (+)1.
Wodór może mieć (+)1 lub (-)1.
Atomy tutaj (+)2.
Myślę, że widzisz zależości.
Wszystko zależy od tego, czy lubią oddawać czy przyjmować elektrony.
Mógłbyś powiedzieć, że woda normalnie...
Możesz się pokusić o napisanie tego.
Wodór jest stopniu utlenienia (+)1 w cząsteczce wody.
Tlen na stopniu utlenienia (-)2.
Kiedy to piszesz, od razu pojawia się pytanie -
czy to (H2O2) jest cząsteczka obojętna. Sprawdźmy.
Dwa atomy wodoru na stopniu utlenienia (+)1, czyli łącznie (+)2.
Dwa atomy tlenu na stopniu utlenienia (-)2,
czyli łącznie (-)4.
To znaczy, że kończymy z całkowitym ładunkiem
(+)2 + (-)4 = (-)2.
Ale chyba nie o to chodzi, przecież
ta cząsteczka nie ma ładunku!
I to jest ta dziwna zagadka.
Sytuacja jest dziwna, bo jeśli spojrzysz na
strukturę nadtlenku wodoru, zobaczysz, że atomy tlenu
łączą się ze sobą nawzajem.
Stąd się bierze ten NADtlenek.
Do tego każdy atom tlenu jest połączony z atomem wodoru.
Czyli w tym przypadku, szczególnie w pierwszym roku nauki chemii,
cząsteczki nadtlenków, np. H2O2,
są bardzo wyjątkowe.
Są oczywiście też inne, ale to jest ten jeden przypadek, w którym
atomy tlenu nie są na stopniu utlenienia (-)2.
Przyjrzyjmy się temu i spróbujmy określić, na jakim stopniu utlenienia
są atomy tlenu w cząsteczce nadtlenku wodoru.
W tej sytuacji, w wiązaniu wodór-tlen,
tlen przyjmuje elektron a wodór
ten elektron traci.
Więc tutaj mamy (+)1.
To samo tutaj.
Z tego wiązania tlen ma cąstkowy ładunek (-)1 [przyp. tłum. na rysunku jest błąd; jest +1, a powinno być -1].
Zdobywa elektron.
A co z wiązaniem między atomami tlenu?
Cóż, nie ma żadnego powodu, żeby tleny
zabierały sobie wzajemnie elektrony.
Czyli to wiązanie nie ma żadnego wpływu
na stopień utlenienia tlenu.
Czyli w tym przypadku stopień utlenienia tlenu wynosi (-)1 [przyp. tłum. na rysunku nadal jest błąd].
Tak samo dla tego atomu tlenu.
Czyli każdy atom wodoru jest na stopniu utlenienia (-)1.
A każdy atom tlenu jest na stopniu utlenienia (-)1.
Czyli suma stopni utlenienia wynosi 0.
2 * (+)1 + 2 * (-)1 = 0
Więc to był wyjątek.
Dobrze jest go znać.
Przeanalizujmy kolejny przykład.
Węglan żelaza(III).
Pamiętam, jak pierwszy raz
pisaliśmy wzór węglanu żelaza(III).
Pewnie sobie myślałeś, że bez sensu jest ta nazwa, żelazo(III),
skoro są tylko dwa atomy żelaza.
Teraz dowiesz się, skąd się ta nazwa wzięła.
Spójrzmy na stopnie utlenienia.
Tlen.
Stopień utlenienia atomów tlenu wynosi (-)2.
Węgiel łączy się z tlenem...
spójrzmy na układ okresowy.
Węgiel łączy się z tlenem.
Węgiel może jednak łączyć się inaczej.
Węgiel czasami lubi oddawać swoje elektrony.
A czasami lubi brać cudze elektrony.
Kiedy węgiel łączy się z tlenem, tlen jest
takim przyciągaczem elektronów.
Więc kiedy musimy powiedzieć, kto bierze elektrony,
to na pewno będzie tlen.
Zgadza się?
Więc węgiel oddaje swoje elektrony.
Ale ILE elektronów może oddać węgiel?
Policzmy.
Węgiel ma 1, 2, 3, 4 - cztery elektrony walencyjne.
Czyli może co nawyżej oddać cztery elektrony.
Wróćmy do węglanu.
Węgiel może oddać co najwyżej swoje
cztery elektrony walencyjne.
Jaki będzie stopień utlenienia atomu węgla
w cząsteczce węglanu?
W cząstce CO3 ?
Będzie równy (+)4, ponieważ
oddał cztery elektrony.
Kiedy węgiel łączy się z tlenem, oddaje mu cztery elektrony.
Tlenowi potrzeba więcej!
Każdy tlen chce być na stopniu utlenienia (-)2.
Przemyślmy to.
Mamy (+)4 + 3 * (-)2.
Tak?
Mamy 3 atomy tlenu.
Czyli w sumie: 4 - 6 = (-)2.
Czyli możemy przypuszczać, że ładunek reszty węglanowej
(cząstki CO3) wynosi (-)2.
Skoro całkowity ładunek CO3 wynosi (-)2,
to taki jest też wkład tej cząstki w całkowity stopień utlenienia całej cząsteczki.
Mamy trzy reszty węglanowe.
Każda z nich wnosi ładunek (-)2.
Czyli w sumie to jest (-)6.
Skoro wkład węglanu to (-)6, a cząsteczka jest obojętna, to nasze 2 atomy żelaza
muszą dostarczyć ładunek taki, żeby
suma ładunków cząstkowych wynosiła 0. Czyli od żelaza musi przyjść +6.
Wtedy suma stopni utlenienia wyniesie 0.
Jeśli dwa atomy żelaza mają dostarczyć +6,
to pojedynczy atom żelaza
musi być na stopniu utlenienia +6/2 = +3.
Albo - w naszym teoretycznym świecie - dzieje się tak, że
od każdego atomu żelaza muszą być dostarczone trzy elektrony
dla grup węglanowych.
Dlaczego więc mówimy o węglanie żelaza(III)?
Myślę, że teraz już wiesz.
Dlatego, że żelazo jest w tym związku na stopniu utlenienia +3.
Żelazo - tak jak większość metali,
szczególnie metali przejściowych - może przyjmować różne stopnie utlenienia.
Jeśli masz węglan żelaza(III), to od razu wiesz,
że w tym związku żelazo jest na stopniu utlenienia +3.
Lub że cząstkowy ładunek żelaza w tej cząsteczce
wynosi +3.
Zróbmy inny przykład.
ten jest interesujący.
Kwas octowy.
Wydaje mi się, że to jest pierwszy raz, kiedy pokazuję ci
wzór kwasu octowego.
Nie chcę się tutaj zagłębiać w chemię organiczną.
Ale spróbujmy określić, jakie różne ładunki
lub stopnie utlenienia są w cząsteczce kwasu octowego.
Możesz też zobaczyć zapisane to w ten sposób.
To też jest OK.
Atomy tlenu, każdy z nich, chcą być na stopniu utlenienia (-)2.
Wodory - każdy na (+)1.
To na czym stoimy?
Te tleny dają łącznie (-)4.
A wodory dają: tutaj jest (+)3,
a tu jeszcze (+)1.
Dodajesz to wszystko do siebie i... masz 0.
O!
Czyli węgiel nie ma stopnia utlenienia! ;)
Albo ma stopień utlenienia równy 0.
Wychodzi nam zero, jeśli rozważymy tylko wodory
i tleny.
Sprawdźmy, jak to jest w rzeczywistości - przyjrzyjmy się wzorowi strukturalnemu.
Kiedy węgiel łączy się z wodorem, to
kto bierze elektrony?
Kiedy węgiel łączy się z wodorem.
Elektroujemność - przesuwasz się w prawą stronę, więc
węgiel jest bardziej elektroujemny.
Lubi trzymać elektrony przy sobie albo je zawłaszczać -
bardziej niż wodór.
Więc wodór straci swoje elekrony w naszym
teoretycznym świecie stopni utleniania.
To jest w zasadzie wiązanie kowalencyjne, ale przyjęliśmy, że
kiedy rozważamy stopnie utlenienia,
wyobrażamy sobie, że to wiązanie jest jonowe.
Więc w tym przypadku wodory
tracą elektrony.
Każdy z tych wodorów będzie na stopniu utlenienia (+)1.
To jest spójne z tym, co wiemy.
Ale tutaj jest coś innego.
Kiedy robiliśmy to ćwiczenie, tutaj, z miejsca
napisałem, że wodory są na stopniu utlenienia (+)1.
Zrobiłem tak, ponieważ w tej cząsteczce wszystkie inne
atomy to węgiel i tlen, które są bardziej elektroujemne
od wodoru.
Czyli atomy wodoru będzie na stopniu utlenienia (+)1.
Gdybym miał w tym miejscu metale alkaliczne,
nie byłbym taki pewny siebie.
Wtedy zacząłbym się zastanawiać, czy może wodór
nie przyjmowałby elektronów od tych metali.
Ale nieważne.
Te wszystkie atomy oddają elektrony atomowi węgla.
Czyli tylko od tych trzech atomów wodoru ten atom węgla będzie na
stopniu utlenienia (-)3.
Te atomy tracą elektrony.
Ten atom dostaje trzy elektrony, więc jego ładunek
obniża się o trzy.
Wiązanie węgiel-węgiel.
Nie ma powodu, dla którego atomy węgla miałyby sobie
zabierać elektrony.
Wszystkie atomy węgla są równe!
Czyli tutaj nie ma przenoszenia elektronów.
Czyli ten atom węgla zostaje na stopniu utlenienia (-)3.
A co po tej stronie cząsteczki?
Wiemy, że ten atom węgla jest na sotpniu utlenienia (+)1.
Oddaje swój elektron atomowi tlenu.
Ten atom tlenu, jak większość atomów tlenu,
chciałby przyjąć dwa elektrony.
Jeden od atomu węgla i jeden od atomu wodoru.
I teraz jego stopień utlenienia wynosi (-)2.
Ten atom tlenu również chce przyjąć dwa elektrony.
W tym przypadku oba elektrony będą pochodziły
od tego pomarańczowego atomu węgla.
Czyli ten atom tlenu jest na (-)2 stopniu utlenienia.
Jaki jest stopień utlenienia tego atomu węgla?
Stracił dwa elektrony na rzecz tego tlenu i jeszcze jeden
na rzecz tego tlenu.
Pamiętaj, ten atom tlenu dostał jeden elektron od atomu węgla
i jeden elektron od atomu wodoru.
Więc stracił jeden elektron tutaj, a dwa tutaj,
czyli w sumie stracił trzy elektrony.
Czyli w naszej rzeczywistości ma cząśtkowy ładunek równy (+)3.
Okazuje się, że średni stopień utlenienia
atomów węgla w cząsteczce kwasu octowego wynosi 0.
Bo średnia arytmetyczna z (-)3 i (+)3 wynosi 0.
I to dlatego powiedziałem, że możliwe, że atomy węgla są na zerowym stopniu utlenienia.
Ale jeśli zapiszesz poszczególne stopnie utlenienia,
zielony węgiel ma (-)3.
A węgiel pomarańczowy
ma (+)3.
Kiedy masz już to rozpisane, a wydaje mi się, że teraz
to już nie jest tak mocno skomplikowane, spokojnie sobie z tym poradzisz.
Wydaje mi się, że masz już podstawy.
W następnym filmie zaczniemy rozważać
reakcje utleniania i redukacji.
我们来看看其他
组分原子或分子的氧化态
那么假设有氧化镁(MgO)
氧化镁MgO
我用不同的颜色表示氧
那么它们的氧化态是什么?
你可能已经知道了
但还是来看看元素周期表吧
因为再熟悉一下也无伤大雅
呐 镁(Mg)
镁有两个价电子
它是第二主族元素
它很乐意抛弃这两个电子
而氧(O) 地球人都知道
它是电负性最强的原子之一
它电负性太强了
以致于“氧化”都是以氧命名的
然后我们知道氧喜欢得到两个电子
所以这简直是天作之合
这玩意儿想丢掉两个电子
而这玩意儿想得到两个
那么接下来会怎么样?
镁会失去两个电子
它本来是中性的
那么假设它会带上2单位正电荷
然后 氧就带上2单位负电荷了
因为它拿走那两个电子了
所以在氧化镁分子里
镁的氧化态是+2
而氧的氧化态是-2
我们现在来做难一点的
假设是氢氧化镁 Mg(OH)2
氢氧根是(OH)2
这里氢氧根有两个
好啦 我的思路还是… 嗯
镁很乐意失去它的电子 两个电子
这样它就会带上正电
这种假设下它的价态是正的
那么我的思路是
嘿 镁是+2
我先写下来
记住啦 如果这是个电中性化合物
为了使一切和谐
全部价态加起来要等于0
那我们来看看行不行
呐 氧
我武断认为它的氧化态
应该是-2
那我写下来吧
是-2
而氢 如果它和氧成键…
记住 这情况下 氢会先和氧
成键
然后一起和镁成键
所以氢和氧成键
氢 如果它和镁成键
你可能会觉得 噢
可能氢会拿走那两个电子
然后它就变成负价的了
不过氢和氧成键的时候
它是放弃电子那个
它只有一个电子可以放弃
所以它是+1价
嗯… 开始你可能会说 好了
我把氧化态都加起来
+2-2就是0 还有+1
我就得到氧化态是+1
Sal 这没道理啊
这是个电中性化合物啊
你要留意的是 噢 错了
你可是有两个氢氧根的啊
那你应该先算出
氢氧根的总氧化态
那是-2+1
所以整个氢氧根
总共是-1价
然而你有两个 对吧?
你这有两个氢氧根
所以每个氢氧根对整个化合物的
氧化态的贡献是-1
而这有两个
所以这是-2 再加上镁的+2
全部加起来是0
搞定了
接下来 我想顺便做点别的
我想重新回到某些问题上
不过我想顺便讲讲
一些术语
因为我已经某程度上用了“氧化态”、
“被氧化” 或者“被还原”
然而 我们讲了那么多
水解离的问题…
那 2份水
反应处于平衡
生成1份的H3O+和OH-
很明显 这些都在溶液里
现在 先看水分子
这里水的各个氧化态是多少?
呐 上集我们做过这个了
氧的氧化态是-2
因为它从两个氢那里勾搭了两个电子
每个氢都贡献了1个电子
所以氢的氧化态是+1
那么我们来看这个分子
都加起来
因为有两个+1的氢
所以是+2
+2加上氧的-2 等于0
水是中性化合物
那这边 氧化态又是多少?
也就是其中一个氢离开了它的水分子
然后粘上了另一个水分子
但它没带走电子
所以它把电子留这里了
那么这个氧的氧化态还是-2
而这个氢还是+1
所以你要用-2+1
就得到-1
这次就没问题
因为氢氧根的确是带负电的
那这个的价态怎么样?
每个氢都是+1
然后这个氧是-2
那么如果你看整个离子的电荷
3个氢分别是+1 那就是+3
只是加起来了
还有-2
所以就是+3-2 所以整个离子是
+1价的 而事实正是如此
现在 我想问你们
有哪个原子的氧化态变了吗?
这儿全部的氢…
或者说这两份水的
或者是两个水分子的
那我就有4个氢了
对吧? 而它们的氧化态都是+1
等式右边 有4个氢
全部的氧化态都是+1
那么它们都是+1价 这个反应里…
无论是哪个反应方向
氢都没有被氧化
它的氧化态没有变
可能氢在前面形成水的反应里
被氧化了
不过这个反应里 它没有
同理 氧…
有两个氧分子 是原子 这儿
每个都是-2价
这里有两个氧原子
每个都是-2价
对于这个反应 至少
从氧化态看 没有电子转手
所以这不是一个氧化还原反应
我会在下集里详细地讲
不过我要讲清楚
这儿没东西被氧化或还原
因为它们的氧化态保持不变
因为有时我会说 嘿 看
镁的氧化态是+2
而氧的氧化态是-2
镁被氧化了
它失去了两个电子
而氧被还原
它得到了两个电子
那么我指的是某个生成它的反应
但是也不总是这样的
你可以假设一个
不必发生的反应
但是镁的氧化态
一定是+2
而氧的氧化态
或者说氧化态 是-2
不过我相信我说镁被氧化时
你懂我的意思
其实就是 镁通过失去两个电子
从一个中性的镁
变成了一个带正电的镁
所以它被氧化了
接下来 我们来做些难题
过氧化氢(H2O2)
我已经说过几次了
氧是趋向于变成-2价的
这个是-1
我想你看出特点了 这些元素都是+1
氢是+1或-1
这些都是+2
我想你明白这规律了
这就是你希望得到或失去电子
你会说 呐
水的氧通常是-2价的
所以这应该…
好啦
氢是+1 因为它和水成键
而氧是-2
如果你这样想 马上就会碰到难题了
这是个中性分子…
嗯 两个氢就是+2
两个-2的氧
是-4
所以整个氧的氧化态
最终是-4
肯定不是这样的
因为这个不带电
这儿就有难题了
而有难题是因为…
如果你仔细观察过氧化氢的结构
氧之间是成键的
这就是“过氧”
而每个氧又和氢成键
所以这时
特别是第一年的化学课上
过氧根 尤其是过氧化氢
趋向于当个特例
也有别的 但这个是个特例
这时氧的氧化态的确不是-2
我们来看这个并算算
过氧化氢的氧的
氧化态是多少
这时 在氢氧键中
氧会吸电子
而氢会失去电子
那么氢是+1
另一边也同理
氧 至少在这个键上 得到+1价
因为它会得到一个电子
那氧之间的键呢?
嗯… 没理由一个氧会
吸走另一个氧的电子
所以这不会对它的氧化态的值
有任何影响
因此这情况下 这个氧的氧化态是-1
【译者注:板书更正,氧是-1价而不是+1价】
这个氧也是-1
所以每个氢的氧化态是+1
我们说过氧离子中氧的氧化态是-1
所以总的值是0
2乘+1 加上2乘-1 等于0
这是个特例
不过熟悉它很重要
我们再做一个
碳酸铁(Ⅲ)
现在第一次…
我记得我们第一次遇到碳酸铁(Ⅲ)
你可能会想 呃
为什么这叫碳酸铁(Ⅲ)
而这儿只有两个铁分子
两个铁原子?
你马上就会学到了
我们来看看氧化态
氧的
氧的氧化态 一般是-2
是-2
现在 如果碳(C)连在氧(O)上…
我们看元素周期表吧
碳和氧成键
碳怎么变都行
碳 有时它喜欢贡献电子
有时它希望得到电子
而碳和氧成键是
这里可是个电子狂
如果一定要说谁夺走了电子
答案会是氧
对吧?
所以碳会贡献它的电子
不过碳能拿出几个电子呢?
嗯 看看
它有1 2 3 4个价电子
所以它真正最多能
贡献4个价电子
回到碳酸根
所以碳最多能
贡献4个价电子
那么碳酸根的总的氧化态
是多少?
CO3的
所以这是+4价
因为它只有4个了
如果它和氧成键 它就会贡献全部
氧是个超级电子狂
每个氧是-2
我们来想想
我有+4 加【译者注:口误】 3乘-2
对吧?
我有3个氧原子
所以是4-6等于-2
所以我们可以把整个碳酸根
看作是-2价的
那么 如果整个碳酸根是-2
它对整个分子的氧化态的
贡献是…
这个碳酸根
我们有3个碳酸根
每个的贡献是-2
所以这有-6的贡献值
如果这是-6 并且这是个中性分子
那么我们两个铁就必须要
贡献+6价
因为全部加起来是0
如果两个铁加起来
贡献了+6价
那么每个铁就是+3价
或者 在我们的推理里 如果这成立
至少每个铁会有3个电子
乐意和碳酸根待一起
那为什么这叫碳酸铁(Ⅲ)咧?
我想现在你就懂了
因为这是铁价态为3的情况
铁… 很多金属
特别是过渡金属
能有几种价态
如果你有碳酸铁(Ⅲ)
实际上就表示
它的价态是3
或者说分子里铁的氧化态
会是+3
现在 我们再做一个
这很有趣
醋酸(乙酸)
我想这是第一次
我秀出醋酸的结构式
我不会讲太多有机化学的内容
不过我们会看到不同的价态
或者说氧化态
[少一句]
有时候你会看到这个形式
你会觉得OK
氧 每个氧会是-2
[少一句]
每个氢会是+1
[少一句]
目前的情况如何?
这些氧一共就是-4
至于氢
这里是+3 然后这还有+1
你把它们都加起来就是0 你会想 噢
所以碳就没氧化态咯
它们的氧化态一定是0
因为只看氢和氧
我们已经是0了
那么我们来看是否确实如此
所以如果碳和氢成键
谁更吸电子?
碳氢键
越往右边 电负性越强
碳的电负性更强
比起氢 碳更喜欢保留电子
或者说贪图电子
所以在氧化还原角度看
氢失电子
它是个共价键 不过当然
我们知道讨论氧化态的时候
就假装是离子键
所以这时 你的氢将会
失电子
所以它们的氧化态分别是+1
这和我们目前知道的一致
不过其实这是另一回事
我做这里这练习的时候
我第一时间假设氢
氧化态为+1
我这样是因为 噢
分子里的剩下的只有碳和氧
它们的电负性都更大
所以氢会变成它的+1价
如果这里是
碱金属 或者碱土金属
我就不会那么肯定了
我会说 氢可能会夺走它们的电子
好啦
所以这些都会给碳一个电子
因此光从氢身上
碳就得到-3价了
这些失电子
而这家伙得到了3电子
所以它的价态减少3
碳碳键 嗯 没理由
一个碳可以从另一个碳上夺走电子
碳碳生而平等
所以没有电子转移
所以这碳被氧化了3价
现在这边又怎么样呢?
已知这氢的氧化态
会是+1
它会把电子给这个氧
而这个氧 就跟大部分氧一样
需要吸两个电子
一个来自碳 一个来自氢
所以氧的氧化态是-2
这个氧也需要吸走两个电子
这情况下 它们两个都会
来自这个橙色的碳
那么它的氧化态就是-2
所以这个碳的氧化态是多少?
它给了两个电子这儿家伙
然后有给了1个电子下面这个氧
提醒一下 这家伙得到一个碳的电子
和一个氢的
这里没了1个 那里没了两个
它失去了3个电子
所以事实上 它是+3价的
因此结果是醋酸的碳的
平均氧化态是0
因为如果你取-3和+3的平均值
会得到0
这就是为什么我说 噢可能它们是0
但如果你真的写出它们的氧化态
这个绿色的碳 氧化态-3
而这个橙色的C 橙色碳
氧化态是+3
如果你懂了这个例子
我并不觉得这太复杂
你会变成氧化态迷的
那么我想你都准备好了
下集 我们会开始研究
氧化还原反应
我們來看看其他
組分原子或分子的氧化態
那麽假設有氧化鎂(MgO)
氧化鎂MgO
我用不同的顏色表示氧
那麽它們的氧化態是什麽?
你可能已經知道了
但還是來看看元素周期表吧
因爲再熟悉一下也無傷大雅
呐 鎂(Mg)
鎂有兩個價電子
它是第二主族元素
它很樂意抛棄這兩個電子
而氧(O) 地球人都知道
它是電負度最強的原子之一
它電負度太強了
以致於“氧化”都是以氧命名的
然後我們知道氧喜歡得到兩個電子
所以這簡直是天作之合
這玩意兒想丟掉兩個電子
而這玩意兒想得到兩個
那麽接下來會怎麽樣?
鎂會失去兩個電子
它本來是中性的
那麽假設它會帶上2單位正電荷
然後 氧就帶上2單位負電荷了
因爲它拿走那兩個電子了
所以在氧化鎂分子裏
鎂的氧化態是+2
而氧的氧化態是-2
我們現在來做難一點的
假設是氫氧化鎂 Mg(OH)2
氫氧根是(OH)2
這裡氫氧根有兩個
好啦 我的思路還是… 嗯
鎂很樂意失去它的電子 兩個電子
這樣它就會帶上正電
這種假設下它的價態是正的
那麽我的思路是
嘿 鎂是+2
我先寫下來
記住啦 如果這是個電中和合物
爲了使一切和諧
全部價態加起來要等於0
那我們來看看行不行
呐 氧
我武斷認爲它的氧化態
應該是-2
那我寫下來吧
是-2
而氫 如果它和氧成鍵…
記住 這情況下 氫會先和氧
成鍵
然後一起和鎂成鍵
所以氫和氧成鍵
氫 如果它和鎂成鍵
你可能會覺得 噢
可能氫會拿走那兩個電子
然後它就變成負價的了
不過氫和氧成鍵的時候
它是放棄電子那個
它只有一個電子可以放棄
所以它是+1價
嗯… 開始你可能會說 好了
我把氧化態都加起來
+2-2就是0 還有+1
我就得到氧化態是+1
Sal 這沒道理啊
這是個電中和合物啊
你要留意的是 噢 錯了
你可是有兩個氫氧根的啊
那你應該先算出
氫氧根的總氧化態
那是-2+1
所以整個氫氧根
總共是-1價
然而你有兩個 對吧?
你這有兩個氫氧根
所以每個氫氧根對整個化合物的
氧化態的貢獻是-1
而這有兩個
所以這是-2 再加上鎂的+2
全部加起來是0
搞定了
接下來 我想順便做點別的
我想重新回到某些問題上
不過我想順便講講
一些術語
因爲我已經某程度上用了“氧化態”、
“被氧化” 或者“被還原”
然而 我們講了那麽多
水解離的問題…
那 2份水
反應處於平衡
生成1份的H3O+和OH-
很明顯 這些都在溶液裏
現在 先看水分子
這裡水的各個氧化態是多少?
呐 上集我們做過這個了
氧的氧化態是-2
因爲它從兩個氫那裏勾搭了兩個電子
每個氫都貢獻了1個電子
所以氫的氧化態是+1
那麽我們來看這個分子
都加起來
因爲有兩個+1的氫
所以是+2
+2加上氧的-2 等於0
水是中和合物
那這邊 氧化態又是多少?
也就是其中一個氫離開了它的水分子
然後粘上了另一個水分子
但它沒帶走電子
所以它把電子留這裡了
那麽這個氧的氧化態還是-2
而這個氫還是+1
所以你要用-2+1
就得到-1
這次就沒問題
因爲氫氧根的確是帶負電的
那這個的價態怎麽樣?
每個氫都是+1
然後這個氧是-2
那麽如果你看整個離子的電荷
3個氫分別是+1 那就是+3
只是加起來了
還有-2
所以就是+3-2 所以整個離子是
+1價的 而事實正是如此
現在 我想問你們
有哪個原子的氧化態變了嗎?
這兒全部的氫…
或者說這兩份水的
或者是兩個水分子的
那我就有4個氫了
對吧? 而它們的氧化態都是+1
等式右邊 有4個氫
全部的氧化態都是+1
那麽它們都是+1價 這個反應裏…
無論是哪個反應方向
氫都沒有被氧化
它的氧化態沒有變
可能氫在前面形成水的反應裏
被氧化了
不過這個反應裏 它沒有
同理 氧…
有兩個氧分子 是原子 這兒
每個都是-2價
這裡有兩個氧原子
每個都是-2價
對於這個反應 至少
從氧化態看 沒有電子轉手
所以這不是一個氧化還原反應
我會在下集裏詳細地講
不過我要講清楚
這兒沒東西被氧化或還原
因爲它們的氧化態保持不變
因爲有時我會說 嘿 看
鎂的氧化態是+2
而氧的氧化態是-2
鎂被氧化了
它失去了兩個電子
而氧被還原
它得到了兩個電子
那麽我指的是某個生成它的反應
但是也不總是這樣的
你可以假設一個
不必發生的反應
但是鎂的氧化態
一定是+2
而氧的氧化態
或者說氧化態 是-2
不過我相信我說鎂被氧化時
你懂我的意思
其實就是 鎂通過失去兩個電子
從一個中性的鎂
變成了一個帶正電的鎂
所以它被氧化了
接下來 我們來做些難題
過氧化氫(H2O2)
我已經說過幾次了
氧是趨向於變成-2價的
這個是-1
我想你看出特點了 這些元素都是+1
氫是+1或-1
這些都是+2
我想你明白這規律了
這就是你希望得到或失去電子
你會說 呐
水的氧通常是-2價的
所以這應該…
好啦
氫是+1 因爲它和水成鍵
而氧是-2
如果你這樣想 馬上就會碰到難題了
這是個中性分子…
嗯 兩個氫就是+2
兩個-2的氧
是-4
所以整個氧的氧化態
最終是-4
肯定不是這樣的
因爲這個不帶電
這兒就有難題了
而有難題是因爲…
如果你仔細觀察過氧化氫的結構
氧之間是成鍵的
這就是“過氧”
而每個氧又和氫成鍵
所以這時
特別是第一年的化學課上
過氧根 尤其是過氧化氫
趨向於當個特例
也有別的 但這個是個特例
這時氧的氧化態的確不是-2
我們來看這個並算算
過氧化氫的氧的
氧化態是多少
這時 在氫氧鍵中
氧會吸電子
而氫會失去電子
那麽氫是+1
另一邊也同理
氧 至少在這個鍵上 得到+1價
因爲它會得到一個電子
那氧之間的鍵呢?
嗯… 沒理由一個氧會
吸走另一個氧的電子
所以這不會對它的氧化態的值
有任何影響
因此這情況下 這個氧的氧化態是-1
這個氧也是-1
所以每個氫的氧化態是+1
我們說過氧離子中氧的氧化態是-1
所以總的值是0
2乘+1 加上2乘-1 等於0
這是個特例
不過熟悉它很重要
我們再做一個
碳酸鐵(Ⅲ)
現在第一次…
我記得我們第一次遇到碳酸鐵(Ⅲ)
你可能會想 呃
爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ)
而這兒只有兩個鐵分子
兩個鐵原子?
你馬上就會學到了
我們來看看氧化態
氧的
氧的氧化態 一般是-2
是-2
現在 如果碳(C)連在氧(O)上…
我們看元素周期表吧
碳和氧成鍵
碳怎麽變都行
碳 有時它喜歡貢獻電子
有時它希望得到電子
而碳和氧成鍵是
這裡可是個電子狂
如果一定要說誰奪走了電子
答案會是氧
對吧?
所以碳會貢獻它的電子
不過碳能拿出幾個電子呢?
嗯 看看
它有1 2 3 4個價電子
所以它真正最多能
貢獻4個價電子
回到碳酸根
所以碳最多能
貢獻4個價電子
那麽碳酸根的總的氧化態
是多少?
CO3的
所以這是+4價
因爲它只有4個了
如果它和氧成鍵 它就會貢獻全部
氧是個超級電子狂
每個氧是-2
我們來想想
我有+4 加【譯者注:口誤】 3乘-2
對吧?
我有3個氧原子
所以是4-6等於-2
所以我們可以把整個碳酸根
看作是-2價的
那麽 如果整個碳酸根是-2
它對整個分子的氧化態的
貢獻是…
這個碳酸根
我們有3個碳酸根
每個的貢獻是-2
所以這有-6的貢獻值
如果這是-6 並且這是個中性分子
那麽我們兩個鐵就必須要
貢獻+6價
因爲全部加起來是0
如果兩個鐵加起來
貢獻了+6價
那麽每個鐵就是+3價
或者 在我們的推理裏 如果這成立
至少每個鐵會有3個電子
樂意和碳酸根待一起
那爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ)咧?
我想現在你就懂了
因爲這是鐵價態爲3的情況
鐵… 很多金屬
特別是過渡金屬
能有幾種價態
如果你有碳酸鐵(Ⅲ)
實際上就表示
它的價態是3
或者說分子裏鐵的氧化態
會是+3
現在 我們再做一個
這很有趣
醋酸(乙酸)
我想這是第一次
我秀出醋酸的結構式
我不會講太多有機化學的內容
不過我們會看到不同的價態
或者說氧化態
[少一句]
有時候你會看到這個形式
你會覺得OK
氧 每個氧會是-2
[少一句]
每個氫會是+1
[少一句]
目前的情況如何?
這些氧一共就是-4
至於氫
這裡是+3 然後這還有+1
你把它們都加起來就是0 你會想 噢
所以碳就沒氧化態咯
它們的氧化態一定是0
因爲只看氫和氧
我們已經是0了
那麽我們來看是否確實如此
所以如果碳和氫成鍵
誰更吸電子?
碳氫鍵
越往右邊 電負度越強
碳的電負度更強
比起氫 碳更喜歡保留電子
或者說貪圖電子
所以在氧化還原角度看
氫失電子
它是個共價鍵 不過當然
我們知道討論氧化態的時候
就假裝是電價鍵
所以這時 你的氫將會
失電子
所以它們的氧化態分別是+1
這和我們目前知道的一致
不過其實這是另一回事
我做這裡這練習的時候
我第一時間假設氫
氧化態爲+1
我這樣是因爲 噢
分子裏的剩下的只有碳和氧
它們的電負度都更大
所以氫會變成它的+1價
如果這裡是
鹼金屬 或者鹼土金屬
我就不會那麽肯定了
我會說 氫可能會奪走它們的電子
好啦
所以這些都會給碳一個電子
因此光從氫身上
碳就得到-3價了
這些失電子
而這家夥得到了3電子
所以它的價態減少3
碳碳鍵 嗯 沒理由
一個碳可以從另一個碳上奪走電子
碳碳生而平等
所以沒有電子轉移
所以這碳被氧化了3價
現在這邊又怎麽樣呢?
已知這氫的氧化態
會是+1
它會把電子給這個氧
而這個氧 就跟大部分氧一樣
需要吸兩個電子
一個來自碳 一個來自氫
所以氧的氧化態是-2
這個氧也需要吸走兩個電子
這情況下 它們兩個都會
來自這個橙色的碳
那麽它的氧化態就是-2
所以這個碳的氧化態是多少?
它給了兩個電子這兒家夥
然後有給了1個電子下面這個氧
提醒一下 這家夥得到一個碳的電子
和一個氫的
這裡沒了1個 那裏沒了兩個
它失去了3個電子
所以事實上 它是+3價的
因此結果是醋酸的碳的
平均氧化態是0
因爲如果你取-3和+3的平均值
會得到0
這就是爲什麽我說 噢可能它們是0
但如果你真的寫出它們的氧化態
這個綠色的碳 氧化態-3
而這個橙色的C 橙色碳
氧化態是+3
如果你懂了這個例子
我並不覺得這太複雜
你會變成氧化態迷的
那麽我想你都準備好了
下集 我們會開始研究
氧化還原反應