Cara menentukan nombor pengoksidaan

Nombor pengoksidaan ialah salah satu kemahiran Kimia SPM yang mulanya terasa leceh, kemudian tiba-tiba memudahkan satu bab keseluruhannya. Sebaik anda boleh memberinya dengan yakin, anda boleh menamakan sebatian dengan angka Roman, mengesan spesies mana yang teroksida atau terturun, dan menulis setengah persamaan tanpa meneka. Panduan ini memberi peraturan mengikut urutan yang patut anda gunakan, kemudian menyelesaikan contoh yang benar-benar muncul dalam keseimbangan redoks.

Apa sebenarnya nombor pengoksidaan

Nombor pengoksidaan (atau keadaan pengoksidaan) ialah cas simpan-kira yang kita berikan kepada atom, seolah-olah setiap ikatan adalah ionik sepenuhnya. Ia ditulis dengan tanda dahulu, +2, −1, +7, iaitu urutan yang bertentangan dengan cas ion seperti Fe²⁺. Kekalkan tabiat ini, kerana pemeriksa memerhatikannya.

Intinya ialah apabila nombor pengoksidaan atom naik, ia telah teroksida; apabila ia turun, ia telah terturun. Satu idea itu mendasari penyesaran, elektrolisis dan pengaratan.

Peraturan, mengikut urutan penggunaan

Gunakan dari atas. Peraturan pertama yang menetapkan sesuatu atom yang menang.

1. Unsur tak bergabung ialah 0. Ini merangkumi Zn, Cu, O₂, Cl₂, S₈, mana-mana unsur bersendirian.
2. Ion monoatom sama dengan casnya. Na⁺ ialah +1, Cl⁻ ialah −1, Al³⁺ ialah +3, S²⁻ ialah −2.
3. Logam Kumpulan 1 ialah +1, logam Kumpulan 2 ialah +2, aluminium ialah +3 dalam sebatiannya.
4. Fluorin sentiasa −1 dalam sebatian.
5. Hidrogen ialah +1 dalam kebanyakan sebatian (tetapi −1 dalam hidrida logam seperti NaH).
6. Oksigen ialah −2 dalam kebanyakan sebatian (tetapi −1 dalam peroksida seperti H₂O₂).
7. Jumlah semua nombor pengoksidaan dalam sebatian neutral ialah 0. Dalam ion poliatom, jumlahnya sama dengan cas ion itu.

Peraturan 7 ialah kuda kerja. Anda tetapkan setiap atom yang boleh dengan peraturan 1–6, kemudian biar peraturan 7 menyelesaikan yang tidak diketahui.

Contoh penyelesaian 1: mangan dalam KMnO₄

Kalium permanganat ialah spesies peperiksaan klasik. Tetapkan yang anda tahu:

• K ialah Kumpulan 1, jadi +1.
• Setiap O ialah −2, dan ada empat, memberi 4 × (−2) = −8.
• Sebatian ini neutral, jadi semuanya berjumlah 0.

Maka (+1) + Mn + (−8) = 0, memberi Mn = +7. Nombor pengoksidaan yang sangat tinggi itulah sebab KMnO₄ ialah agen pengoksidaan yang kuat.

Contoh penyelesaian 2: sulfur dalam H₂SO₄

Asid sulfurik, daripada proses sentuh:

• Dua H pada +1 setiap satu = +2.
• Empat O pada −2 setiap satu = −8.
• Sebatian neutral berjumlah 0.

Maka (+2) + S + (−8) = 0, memberi S = +6.

Contoh penyelesaian 3: ion poliatom, Cr₂O₇²⁻

Di sini jumlahnya bukan 0 tetapi cas ion, −2:

• Tujuh O pada −2 = −14.
• Biar setiap Cr ialah x, dan ada dua: 2x.
• 2x + (−14) = −2, jadi 2x = +12 dan Cr = +6.

Perhatikan nombor pengoksidaan ialah +6 bagi setiap kromium, bukan +12, sentiasa bahagi semula kepada satu atom.

Contoh penyelesaian 4: nitrogen dalam NH₃ dan NH₄⁺

Dalam ammonia NH₃: tiga H pada +1 = +3, sebatian neutral, jadi N = −3. Dalam ion ammonium NH₄⁺: empat H pada +1 = +4, dan ion ialah +1, jadi N + (+4) = +1, memberi N = −3 lagi. Nitrogen sama, nombor pengoksidaan sama.

Menggunakan nombor pengoksidaan untuk menamakan sebatian

Angka Roman dalam nama ialah nombor pengoksidaan logam itu. Ferum(II) klorida ialah FeCl₂ (Fe ialah +2); ferum(III) klorida ialah FeCl₃ (Fe ialah +3). Kuprum(II) oksida ialah CuO. Apabila logam mempunyai lebih daripada satu nombor pengoksidaan lazim, SPM menjangkakan angka Roman, jadi mengiranya bukan pilihan.

Menggunakan nombor pengoksidaan untuk mengesan redoks

Ambil zink menyesarkan kuprum daripada kuprum(II) sulfat, tindak balas yang anda temui dalam penyesaran logam:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

• Zink berubah dari 0 ke +2, nombor pengoksidaannya naik, jadi zink teroksida (ia agen penurunan).
• Kuprum berubah dari +2 ke 0, nombor pengoksidaannya turun, jadi kuprum(II) terturun (ia agen pengoksidaan).

Kerana zink berada di atas kuprum dalam siri elektrokimia, ia lebih mudah kehilangan elektron, jadi arahnya tepat seperti diramal siri itu. Menjejak nombor naik dan turun ialah cara terpantas mengenal pasti agen pengoksidaan dan penurunan dalam mana-mana persamaan.

Kesilapan lazim yang perlu dielakkan

• Menulis tanda di belakang. Nombor pengoksidaan ialah +2, bukan 2+. Betulkan urutan setiap kali.
• Lupa mendarab dengan bilangan atom. Empat oksigen ialah −8, bukan −2.
• Tidak membahagi semula kepada satu atom. Cr₂O₇²⁻ memberi 2x = +12, jadi setiap Cr ialah +6.
• Guna −2 bagi oksigen dalam peroksida. Dalam H₂O₂ oksigen ialah −1.

Berlatih sehingga peraturan menjadi automatik

Kaedahnya tidak pernah berubah: tetapkan setiap atom yang boleh daripada peraturan, kemudian biar jumlah menyelesaikan bakinya. Latih pada nitrat, sulfat, permanganat dan dikromat sehingga anda hampir tidak terfikir, kemudian gunakannya untuk melabel tindak balas redoks. Jika konvensyen tanda atau ion yang lebih sukar terus mengganggu anda, itu perkara pantas untuk dibetulkan dengan seorang guru, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar, dan kami melatih nombor pengoksidaan terhadap soalan Kertas 2 sebenar. Lihat cara ia berjalan jika itu membantu.