Stopień utlenienia

Stopień utlenienia we wzorach i nazwach związków podaje się za pomocą tzw. liczb utlenienia (daw. liczb Stocka) stosując cyfry rzymskie oraz 0^[a]. Dla ujemnych stopni utlenienia przed liczbą stawia się znak „minus”, dla stopni dodatnich nie stawia się żadnego znaku, niecałkowite stopnie utlenienia podaje się stosując ułamki cyfr arabskich. W nazwach związków stopień utlenienia podaje się w nawiasie bezpośrednio (bez spacji) po nazwie atomu lub jonu, którego dotyczy. We wzorach chemicznych podaje się go w indeksie górnym bezpośrednio za symbolem pierwiastka, np.^[5][4]:

• tlenek diołowiu(II) ołowiu(IV), Pb^II₂Pb^IVO₄
• heksacyjanożelazian(II) potasu, K₄[Fe^II(CN)₆]

Poza nazwami i wzorami można stosować zarówno liczby arabskie poprzedzone znakiem + lub –^[6], jak i liczby rzymskie (tj. wyrażać stopień utlenienia za pomocą liczb utlenienia)^[7]

Stopień utlenienia oblicza się jako bilans wszystkich elektronów przekazanych i przyjętych przez wybrany atom w ramach danej cząsteczki. W praktyce oblicza się formalny ładunek na atomie przy założeniu, że każde wiązanie jest jonowe, czyli że dla każdej pary związanych atomów, elektrony tworzące wiązanie należą w całości do atomu bardziej elektroujemnego.

Stopień utlenienia nie jest jednoznaczny z wartościowością. Np. w H
2[PtCl
6] wartościowość atomu platyny wynosi 6 (bo łączy się z sześcioma atomami chloru poprzez wiązania pojedyncze), zaś jego stopień utlenienia wynosi tylko +4, gdyż w anionie PtCl2−
6 platyna oddaje formalnie sześć elektronów atomom chloru, więc uwzględniając sumaryczny ładunek 2− otrzymuje się stopień utlenienia +4.

Stopień utlenienia można także wyznaczać dla grup atomów, przy czym reguły postępowania są takie same, ale nie rozpatruje się wiązań występujących wewnątrz danego ugrupowania, lecz tylko między nim a resztą cząsteczki.

Powyższe reguły pozwalają na ustalenie formalnego stopnia utlenienia, natomiast ustalenie jego rzeczywistej wartości nie zawsze jest sprawą prostą. W praktyce, aby być pewnym stopnia utlenienia określonego atomu w konkretnym związku chemicznym trzeba dokładnie poznać jego strukturę elektronową, np. za pomocą rentgenografii strukturalnej.

• stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zero, niezależnie od tego, czy substancja występuje w postaci pojedynczych atomów, czy w postaci cząsteczek, np. Fe⁰, N₂⁰, O⁰, O₂⁰, O₃⁰;
• suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej równa jest zero, a w jonie złożonym równa jest jego ładunkowi;
• stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy ładunkowi jonu, np. Pb²⁺ → +2, Ag⁺ → +1, Pb⁴⁺ → +4, Cl⁻ → −1,
• stopień utlenienia fluoru we wszystkich związkach wynosi −1;
• stopień utlenienia wodoru w związkach z niemetalami jest równy +1, a w związkach z metalami wynosi −1^[8][9][10];
• stopień utlenienia tlenu w związkach wynosi −2, z wyjątkiem fluorków tlenu, w których wynosi +2 (OF₂) lub +1 (O₂F₂) oraz związków zawierających wiązania tlen-tlen, np. w nadtlenkach (st. utl. −1), ponadtlenkach (st. utl. –½), ozonkach (st. utl. –⅓) i solach dioksygenylowych (st. utl. +½);
• metale zazwyczaj przyjmują dodatnie stopnie utlenienia;
• pierwiastki pierwszych dwóch grup głównych występują niemal wyłącznie na jednym stopniu utlenienia, i tak dla grupy 1 (litowce) na +1, grupy 2 (berylowce) na +2.

• lista stopni utlenienia pierwiastków chemicznych

• TomaszT. Pluciński TomaszT., Zasadność używania stopni utlenienia, chem.univ.gda.pl [zarchiwizowane 2010-03-10] .