Valintakoe A: Tekniikka ja luonnontieteet
Miten hapetusluku määritetään?
Hapetusluku on atomille laskettu varaus, joka sille jäisi, jos sidosten elektronit annettaisiin kokonaan elektronegatiivisemmalle atomille. Se määritetään säännöillä: alkuaineen hapetusluku on 0, happi on yhdisteissä yleensä −II ja vety +I, ja neutraalin yhdisteen hapetuslukujen summa on nolla. Ionissa summa on ionin varaus.
Hapetusluku on kirjanpitoväline eikä atomin todellinen varaus. Sen avulla nähdään, siirtyykö reaktiossa elektroneja. Kun atomin hapetusluku kasvaa, atomi hapettuu. Kun hapetusluku pienenee, atomi pelkistyy.
Säännöillä on poikkeuksia. Peroksideissa, kuten vetyperoksidissa H₂O₂, hapen hapetusluku on −I. Metallihydrideissä, kuten NaH, vedyn hapetusluku on −I. Fluori on yhdisteissä aina −I, ryhmän 1 metallit ovat +I ja ryhmän 2 metallit +II.
Tuntematon hapetusluku ratkaistaan summasäännöllä. Rikkihapossa H₂SO₄ vedyt antavat +2 ja hapet −8, joten rikin hapetusluvun on oltava +VI, jotta summa on nolla. Hapetusluvut kirjoitetaan usein roomalaisin numeroin.
Kaava
Alkuaine 0
yksiatominen ioni = ionin varaus
O yleensä −II
H yleensä +I
summa: neutraali yhdiste 0, ioni = ionin varaus
Esimerkki
Määritä kromin hapetusluku dikromaatti-ionissa Cr₂O₇²⁻.
- Happiatomeja on seitsemän, kukin −II, yhteensä −14.
- Ionin varaus on −2, joten hapetuslukujen summan on oltava −2: 2x + (−14) = −2.
- 2x = 12, joten x = +6.
- Kromin hapetusluku on +VI.
Tyypillinen virhe
Summasäännössä unohdetaan atomien lukumäärä. Dikromaatissa on kaksi kromia ja seitsemän happea, joten hapen osuus on 7 · (−2) = −14 ja kromin osuus 2x. Toinen virhe on sekoittaa hapettuminen ja pelkistyminen: hapettuessa hapetusluku kasvaa.
Valintakokeessa A
Redox-reaktiot kuuluvat lukion kemiaan, johon valintakokeen A fysiikan ja kemian osio perustuu. Hapetuslukuja tarvitaan redox-reaktioiden tunnistamisessa, niiden tasapainottamisessa ja sähkökemian laskuissa.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe A -kurssin luvussa 16: Reaktiot, tasapaino, hapot ja emäkset, orgaaninen kemia. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Mitä eroa on hapettumisella ja pelkistymisellä?
Hapettumisessa atomi luovuttaa elektroneja, ja sen hapetusluku kasvaa. Pelkistymisessä atomi vastaanottaa elektroneja, ja sen hapetusluku pienenee. Ne tapahtuvat aina yhdessä, koska luovutetut elektronit siirtyvät jollekin. Reaktiossa 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl natrium hapettuu ja kloori pelkistyy.
Mikä on hapetin?
Hapetin on aine, joka hapettaa toisen aineen ja pelkistyy itse. Se vastaanottaa elektroneja, joten sen hapetusluku pienenee. Pelkistin puolestaan luovuttaa elektroneja ja hapettuu. Reaktiossa 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl kloori on hapetin ja natrium pelkistin.