Stan utlenienia to warunkowy ładunek atomu pierwiastka w cząsteczce. Pojęcie to jest fundamentalne w chemii nieorganicznej, bez jej zrozumienia nie można sobie wyobrazić procesów reakcji redoks, rodzajów wiązań w cząsteczkach, właściwości chemicznych i fizycznych pierwiastków. Aby zrozumieć, czym jest stan utlenienia, musisz najpierw dowiedzieć się, z czego składa się sam atom i jak zachowuje się podczas interakcji z własnym rodzajem.
Jak wiesz, atom składa się z protonów, neutronów i elektronów. Protony i elektrony, zwane również nukleonami, tworzą dodatnio naładowane jądro, wokół którego krążą ujemne elektrony. Dodatni ładunek jądra jest równoważony przez całkowity ujemny ładunek elektronów. Dlatego atom jest neutralny.
Każdy elektron ma określony poziom energii, który określa bliskość jego położenia do jądra: im bliżej jądra, tym mniej energii. Są ułożone warstwami. Elektrony jednej warstwy mają prawie taki sam zapas energii i tworzą poziom energetyczny lub warstwę elektroniczną. Elektrony na zewnętrznym poziomie energetycznym nie są zbyt silnie związane z jądrem, więc mogą uczestniczyć w reakcjach chemicznych. Elementy posiadające na poziomie zewnętrznym odod jednego do czterech elektronów w reakcjach chemicznych z reguły oddają elektrony, a te, które mają od pięciu do siedmiu elektronów, akceptują.
Istnieją również pierwiastki chemiczne zwane gazami obojętnymi, w których zewnętrzny poziom energii zawiera osiem elektronów - maksymalna możliwa liczba. Praktycznie nie wchodzą w reakcje chemiczne. Tak więc każdy atom ma tendencję do „kompletowania” swojej zewnętrznej warstwy elektronowej do wymaganych ośmiu elektronów. Gdzie mogę zdobyć brakujące? Inne atomy.
Podczas reakcji chemicznej pierwiastek o wyższej elektroujemności „pobiera” elektron z pierwiastka o niższej elektroujemności. Elektroujemność pierwiastka chemicznego zależy od liczby elektronów na poziomie walencyjnym i siły ich przyciągania do jądra. Dla pierwiastka, który pobrał elektrony, całkowity ładunek ujemny staje się większy niż dodatni ładunek jądra, a dla pierwiastka, który oddał elektron, na odwrót. Na przykład w związku tlenku siarki SO tlen, który ma wysoką elektroujemność, pobiera od siarki 2 elektrony i uzyskuje ładunek ujemny, podczas gdy siarka bez dwóch elektronów otrzymuje ładunek dodatni. W tym przypadku stopień utlenienia tlenu jest równy stopniowi utlenienia siarki, branemu z przeciwnym znakiem. Stan utlenienia jest zapisany w prawym górnym rogu pierwiastka chemicznego. W naszym przykładzie wygląda to tak: S+2O-2.
Powyższy przykład jest raczej uproszczony. W rzeczywistości zewnętrzne elektronyjeden atom nigdy nie jest całkowicie przenoszony na drugi, stają się tylko „powszechne”, dlatego stany utlenienia pierwiastków są zawsze mniejsze niż wskazano w podręcznikach.
Ale aby uprościć zrozumienie procesów chemicznych, ten fakt jest pomijany.
