Η κατάσταση οξείδωσης είναι το υπό όρους φορτίο ενός ατόμου ενός στοιχείου σε ένα μόριο. Αυτή η έννοια είναι θεμελιώδης στην ανόργανη χημεία, χωρίς να την κατανοήσουμε είναι αδύνατο να φανταστούμε τις διεργασίες των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων, τους τύπους δεσμών στα μόρια, τις χημικές και φυσικές ιδιότητες των στοιχείων. Για να καταλάβετε τι είναι μια κατάσταση οξείδωσης, πρέπει πρώτα να καταλάβετε από τι αποτελείται το ίδιο το άτομο και πώς συμπεριφέρεται όταν αλληλεπιδρά με το είδος του.
Όπως γνωρίζετε, ένα άτομο αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια, που ονομάζονται επίσης νουκλεόνια, σχηματίζουν έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα, τα αρνητικά ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω του. Το θετικό φορτίο του πυρήνα εξισορροπείται από το συνολικό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων. Επομένως, το άτομο είναι ουδέτερο.
Κάθε ηλεκτρόνιο έχει ένα ορισμένο επίπεδο ενέργειας, το οποίο καθορίζει την εγγύτητα της θέσης του στον πυρήνα: όσο πιο κοντά στον πυρήνα, τόσο λιγότερη ενέργεια. Είναι διατεταγμένα σε στρώσεις. Τα ηλεκτρόνια μιας στιβάδας έχουν σχεδόν το ίδιο ενεργειακό απόθεμα και σχηματίζουν ένα επίπεδο ενέργειας ή ένα ηλεκτρονικό στρώμα. Τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας δεν είναι πολύ έντονα συνδεδεμένα με τον πυρήνα, επομένως μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις. Στοιχεία που έχουν στο εξωτερικό επίπεδο απόένα έως τέσσερα ηλεκτρόνια, στις χημικές αντιδράσεις, κατά κανόνα, δίνουν ηλεκτρόνια, και εκείνα που έχουν πέντε έως επτά ηλεκτρόνια δέχονται.
Υπάρχουν επίσης χημικά στοιχεία που ονομάζονται αδρανή αέρια, στα οποία το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας περιέχει οκτώ ηλεκτρόνια - τον μέγιστο δυνατό αριθμό. Πρακτικά δεν εισέρχονται σε χημικές αντιδράσεις. Έτσι, κάθε άτομο τείνει να «ολοκληρώνει» το εξωτερικό του στρώμα ηλεκτρονίων μέχρι τα απαιτούμενα οκτώ ηλεκτρόνια. Πού μπορώ να βρω αυτά που λείπουν; Άλλα άτομα.
Κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, ένα στοιχείο με υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα "παίρνει" ένα ηλεκτρόνιο από ένα στοιχείο με χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Η ηλεκτραρνητικότητα ενός χημικού στοιχείου εξαρτάται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο επίπεδο σθένους και την ισχύ της έλξης τους προς τον πυρήνα. Για ένα στοιχείο που έχει πάρει ηλεκτρόνια, το συνολικό αρνητικό φορτίο γίνεται μεγαλύτερο από το θετικό φορτίο του πυρήνα και για ένα στοιχείο που έχει δώσει ηλεκτρόνιο, το αντίστροφο. Για παράδειγμα, σε μια ένωση οξειδίου του θείου SO, το οξυγόνο, που έχει υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, παίρνει 2 ηλεκτρόνια από το θείο και αποκτά αρνητικό φορτίο, ενώ το θείο, που μένει χωρίς δύο ηλεκτρόνια, δέχεται θετικό φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση, η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι ίση με την κατάσταση οξείδωσης του θείου, που λαμβάνεται με το αντίθετο πρόσημο. Η κατάσταση οξείδωσης αναγράφεται στην επάνω δεξιά γωνία του χημικού στοιχείου. Στο παράδειγμά μας, μοιάζει με αυτό: S+2O-2.
Το παραπάνω παράδειγμα είναι μάλλον απλοποιημένο. Στην πραγματικότητα, τα εξωτερικά ηλεκτρόνιαένα άτομο δεν μεταφέρεται ποτέ πλήρως σε ένα άλλο, γίνονται μόνο "κοινά", επομένως, οι καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων είναι πάντα μικρότερες από αυτές που υποδεικνύονται στα σχολικά βιβλία.
Αλλά για να απλοποιηθεί η κατανόηση των χημικών διεργασιών, αυτό το γεγονός παραμελείται.
