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氧化态概念(氧化数)

1938
  • Wendell Mitchell Latimer
化学家在实验室中平衡氧化还原方程式,展示无机化学中的氧化态。

(图片仅供参考)

氧化态,或称氧化数,是指如果原子与其他原子的所有键都是100%离子键,该原子所具有的假想电荷。它提供了一种追踪原子间相互作用的方法。 电子转移 在氧化还原反应中,氧化态的升高表示氧化反应,而降低则表示还原反应。这种形式主义简化了复杂化学反应的分析。

氧化态是一种形式上的工具,并非原子实际电荷的体现,尤其是在共价化合物中,电子是共享的而非完全转移的。氧化态的确定遵循一套规则。例如,元素的氧化态为0。对于单原子离子,其氧化态等于离子的电荷。在化合物中,氟的氧化态始终为-1,氧的氧化态通常为-2(过氧化物除外)。中性化合物中所有原子氧化态之和为零,而多原子离子中所有原子氧化态之和等于离子的电荷。

考虑高锰酸钾 (KMnO₄)。我们知道 K 的氧化态为 +1,每个 O 的氧化态为 -2。为了使化合物呈电中性,所有元素的氧化态之和必须为零。设 Mn 的氧化态为 x。则 (+1) + x + 4(-2) = 0。解得 x = +7。因此,高锰酸钾中锰的氧化态为 +7。如果该离子参与反应并转化为 Mn²⁺,则锰的氧化态从 +7 降至 +2,表明发生了还原反应。这种计算方法对于确定哪些物质被氧化和还原,以及平衡描述这些反应的复杂方程式至关重要。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 无机化学

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 价态概念
  • 路易斯结构和电子点图
  • 莱纳斯·鲍林的电负性概念

应用程序

  • 平衡氧化还原方程式
  • 命名无机化合物(例如,三氧化二铁)
  • 预测反应产物
  • 电化学分析

专利:

NA

潜在创新理念

  • 基于氧化态分析的人工智能驱动的新反应途径预测
  • design of new 催化剂 that stabilize unusual oxidation states for unique reactivity
  • 基于改变金属中心氧化状态的可切换特性的先进材料
  • 用于自动命名复杂无机和有机金属化合物的软件
  • 通过氧化状态的变化来检测污染物的环境传感器
  • 基于元素氧化状态的痕量证据分析法医工具
  • 使用具有多种稳定氧化态的材料进行高密度数据存储
  • 针对生物系统中金属特定氧化状态的治疗剂
相关术语:氧化态、氧化数、电子计数、形式电荷、氧化还原平衡、无机命名法、共价键、离子键。

历史背景

氧化态概念(氧化数)

1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1950
1950
1931
1932
1933
1937
1940
1947
1950
1950

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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