Es gibt eine ganze Reihe von Periodensystemen da draußen, und ich habe es schon einmal ausprobiert bereits zuvor mit einem Periodensystem der Daten zum Stapel hinzugefügt. Der heutige Beitrag ist eine weitere Variation des Themas: ein Periodensystem, das die möglichen und gemeinsamen Oxidationsstufen jedes Elements zeigt. Ich habe letzte Woche aus Interesse nach einem davon gesucht und konnte keinen finden, der die Informationen auf leicht verständliche Weise präsentierte. Um das zu lösen, habe ich die Tabelle erstellt, die Sie oben im Beitrag hier sehen können.
Für Nicht-Chemiker lohnt es sich wahrscheinlich, genau zu klären, was wir unter ‚Oxidationszustand‘ verstehen. Dies ist eigentlich ein ziemlich einfaches Konzept für Chemiker zu verwenden, aber ein knifflig zu definieren. Es ist im Wesentlichen eine Zahl, die einem Element in einer Verbindung zugewiesen ist, und (auf einer grundlegenden Ebene) bezeichnet die Anzahl der Elektronen, die entweder von diesem Element entfernt oder zu diesem Element hinzugefügt wurden. Ein Element, das nicht mit anderen Elementen kombiniert wird, hat eine Oxidationsstufe von 0, da keine Elektronen hinzugefügt oder entfernt wurden.
Ein Atom eines Elements in einer Verbindung hat eine positive Oxidationsstufe, wenn Elektronen entfernt wurden. Dies mag zunächst kontraintuitiv erscheinen, aber denken Sie daran, dass Elektronen negativ geladen sind. Das Entfernen negativer Ladungen aus einem Atom führt daher zu einer positiven Oxidationsstufe. In ähnlicher Weise führt das Hinzufügen von Elektronen zu einer negativen Oxidationsstufe. Die Summe aller Oxidationsstufen der verschiedenen Elemente in einer Verbindung sollte Null sein.
Wenn Ihre einzige Erfahrung in der Chemie aus der Schule stammt, erinnern Sie sich vielleicht an das Konzept der Ionen – Atome, die Elektronen gewonnen oder verloren haben, um positiv oder negativ geladene Ionen zu bilden. Zum Beispiel kann Natrium (Na) ein Elektron verlieren, um Natriumionen (Na +) zu bilden. Diese haben eine Oxidationsstufe von +1, die der Ladung des Ions entspricht. In ähnlicher Weise kann Eisen (Fe) zwei Elektronen verlieren, um das Fe2 + -Ion zu bilden, oder drei Elektronen verlieren, um das Fe3 + -Ion zu bilden. Diese haben Oxidationszahlen von +2 & +3. Mit einem Chlorion (einem Chloratom, das ein Elektron gewonnen hat, Cl–) wäre die Oxidationszahl -1.Oxidationsstufe 0 tritt für alle Elemente auf – es ist einfach das Element in seiner elementaren Form. Wie die Tabelle zeigt, variiert das Vorhandensein der anderen Oxidationsstufen, folgt jedoch einigen Mustern. Die gemeinsamen Oxidationsstufen aller Metalle im Periodensystem sind alle positiv. Alle Nichtmetalle in der Tabelle weisen dagegen mindestens eine gemeinsame negative Oxidationsstufe auf. Die d-Block-Metalle, die in der Tabelle gelb dargestellt sind, haben den größten Bereich an Oxidationsstufen.
Atome desselben Elements mit unterschiedlichen Oxidationsstufen können unterschiedliche Eigenschaften haben. Das offensichtlichste davon ist nach außen gesehen die Farbe, die durch die d-Block-Elemente gekonnt veranschaulicht wird. Die meisten von ihnen haben eine Handvoll gemeinsamer Oxidationsstufen, die sich durch ihre unterschiedlichen Farben auszeichnen. Der Ursprung dieser verschiedenen Farben wird in einem früheren Beitrag auf der Website hier erklärt.
Dies war die kürzeste Einführung in den Oxidationszustand, aber hoffentlich reicht es aus, um die obige Grafik für Nichtchemiker zumindest teilweise zu entmystifizieren. Es gibt sicherlich Spielraum für einen zukünftigen Beitrag, der Oxidationszustände erklärt und wie man sie genauer ausarbeitet! In der Zwischenzeit können Sie diese Grafik unten als PDF herunterladen oder hier als Poster erwerben.
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