Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Anorganické názvoslovie

Prvok, zlúčenina a oxidačné číslo

Chemický prvok je čistá látka zložená z atómov s rovnakým protónovým číslom ZZ. Patrí sem železo, hélium, ale aj vodík H2\mathrm{H_2}, kyslík O2\mathrm{O_2} či síra S8\mathrm{S_8}.

Prvok sa chemickou reakciou nedá rozložiť na jednoduchšie látky.

Chemická zlúčenina je čistá látka zložená z atómov dvoch alebo viacerých rôznych prvkov, ktoré sú spojené chemickou väzbou v stálom pomere. Príkladom je voda H2O\mathrm{H_2O}, chlorid sodný NaCl\mathrm{NaCl} alebo kyselina dusičná HNO3\mathrm{HNO_3}. Zlúčeninu možno chemickou reakciou rozložiť na prvky.

prvok

zlúčenina

atómy

jedného druhu (rovnaké ZZ)

dvoch a viac rôznych prvkov

príklady

Fe,He,H2,O2,S8\mathrm{Fe}, \mathrm{He}, \mathrm{H_2}, \mathrm{O_2}, \mathrm{S_8}

H2O,NaCl,HNO3\mathrm{H_2O}, \mathrm{NaCl}, \mathrm{HNO_3}

rozklad reakciou

nie je možný

je možný, na prvky

Pojmy molekula a zlúčenina nie sú synonymá. Molekula O2\mathrm{O_2} je zložená z dvoch atómov, oba však patria tomu istému prvku, preto je kyslík stále prvok. Označenie molekula vypovedá o tom, že sú atómy navzájom viazané. Označenie zlúčenina vypovedá o tom, že ide o atómy rôznych prvkov.

Oxidačné číslo je zdanlivý (formálny) náboj atómu. Je to náboj, ktorý by atóm mal, keby sa každý väzbový elektrónový pár pridelil celý tomu atómu z dvojice, ktorý je elektronegatívnejší.

Význam definície ukazuje molekula vody H−O−H\mathrm{H-O-H}. Obsahuje dve kovalentné väzby, teda dva väzbové elektrónové páry, ktoré sú v skutočnosti zdieľané. Pri určovaní oxidačného čísla sa však väzba posudzuje tak, akoby bola iónová. Kyslík má elektronegativitu 3,443{,}44 a vodík 2,202{,}20, preto sa oba väzbové páry priradia kyslíku.

Dve molekuly vody vedľa seba. Vľavo sú väzbové elektrónové páry medzi kyslíkom a vodíkmi zdieľané, pod atómami sú hodnoty elektronegativity 2,20 pre vodík a 3,44 pre kyslík. Šípka vedie k pravej molekule, kde oba väzbové páry pripadli kyslíku, ktorý má okolo seba osem elektrónov. Pod atómami sú oxidačné čísla: vodík I a kyslík mínus II.

  • Vodík vložil do väzby jeden elektrón a po takomto rozdelení mu nezostane žiadny. Jeden elektrón mu chýba, jeho oxidačné číslo je II.

  • Kyslík má šesť valenčných elektrónov. Po rozdelení má okolo seba dva vlastné voľné páry a oba väzbové páry, spolu osem elektrónov. Dva elektróny získal, jeho oxidačné číslo je −II\mathrm{-II}.

Súčet 2⋅I+(−II)=02 \cdot \mathrm{I} + (\mathrm{-II}) = 0 zodpovedá elektricky neutrálnej molekule.

Kyslík vo vode v skutočnosti nenesie náboj 2−\mathrm{2-} a vodíky nie sú katióny. Väzby vo vode sú kovalentné polárne a elektróny sú ku kyslíku len posunuté. Preto sa oxidačné číslo označuje ako zdanlivý náboj: je to formálny údaj, ktorý vychádza z predstavy, že by väzby boli iónové.

Zápis. Oxidačné číslo sa píše rímskou číslicou vpravo hore pri značke prvku. Znamienko sa uvádza pred číslicou, pri kladných hodnotách sa zvyčajne vynecháva: HI,O−II,NV\mathrm{H^{I}}, \mathrm{O^{-II}}, \mathrm{N^{V}}. Náboj iónu sa naopak píše arabskou číslicou a znamienko nasleduje za ňou: Na+,Al3+,SO42−\mathrm{Na^{+}}, \mathrm{Al^{3+}}, \mathrm{SO_4^{2-}}. Sodík v chloride sodnom má teda oxidačné číslo II, sodný katión sa však zapisuje Na+\mathrm{Na^{+}}.

Pravidlá určovania oxidačného čísla

pravidlo

príklad

atóm nezlúčeného prvku má oxidačné číslo 0

H2,O2,Fe,S8\mathrm{H_2}, \mathrm{O_2}, \mathrm{Fe}, \mathrm{S_8}

jednoatómový ión má oxidačné číslo rovné svojmu náboju

Na+:I,Cl−:−I,Al3+:III\mathrm{Na^{+}}: I, \mathrm{Cl^{-}}: \mathrm{-I}, \mathrm{Al^{3+}}: III

vodík má v zlúčeninách I

H2O,HCl\mathrm{H_2O}, \mathrm{HCl} (v hydridoch kovov, napr. NaH\mathrm{NaH}, má −I\mathrm{-I})

kyslík má v zlúčeninách −II\mathrm{-II}

CO2\mathrm{CO_2} (v peroxidoch, napr. H2O2\mathrm{H_2O_2}, má −I\mathrm{-I})

fluór má vždy −I\mathrm{-I}

HF,CaF2\mathrm{HF}, \mathrm{CaF_2}

súčet oxidačných čísel v molekule je 0

H2SO4:2⋅I+VI+4⋅(−II)=0\mathrm{H_2SO_4}: 2 \cdot \mathrm{I} + \mathrm{VI} + 4 \cdot (\mathrm{-II}) = 0

súčet oxidačných čísel v ióne sa rovná náboju iónu

SO42−:VI+4⋅(−II)=−2\mathrm{SO_4^{2-}}: \mathrm{VI} + 4 \cdot (\mathrm{-II}) = -2

Výnimky majú spoločné vysvetlenie v elektronegativite. V hydride sodnom je vodík elektronegatívnejší ako sodík, preto väzbový pár pripadne jemu. V peroxidoch sú dva atómy kyslíka viazané navzájom a väzbový pár medzi rovnakými atómami sa rozdelí rovnomerne. Fluór je najelektronegatívnejší prvok, preto nemôže mať kladné oxidačné číslo. V zlúčenine OF2\mathrm{OF_2} má z toho dôvodu kyslík kladné oxidačné číslo IIII.

Oxidačné čísla niektorých prvkov sa v bežných zlúčeninách nemenia a vyplývajú priamo z počtu valenčných elektrónov. Prvky I.A skupiny (Li, Na, K) majú vždy I, prvky II.A skupiny (Mg, Ca, Ba) vždy IIII, hliník IIIIII a zinok IIII.

Najvyššie oxidačné číslo prvku bloku p sa rovná číslu jeho skupiny, teda počtu valenčných elektrónov. Síra zo VI.A skupiny dosahuje VI (H2SO4)VI \ (\mathrm{H_2SO_4}), chlór zo VII.A skupiny VII (HClO4)VII \ (\mathrm{HClO_4}). Výnimkou sú kyslík a fluór.

Výpočet oxidačného čísla

Oxidačné číslo prvku, ktorého hodnotu neurčuje žiadne pravidlo, sa dopočíta zo súčtu. Pre kyselinu dusičnú HNO3\mathrm{HNO_3} označme oxidačné číslo dusíka x:

I+x+3⋅(−II)=0⇒x=V\mathrm{I} + x + 3 \cdot (\mathrm{-II}) = 0 \quad \Rightarrow \quad x = \mathrm{V}

Dusík má v kyseline dusičnej oxidačné číslo VV a práve z neho pochádza prípona „ičná“ v názve kyseliny.