Oxidationstal

Välkommen till Pluggakuten!

Vilka joner handlar det om? I fall det handlar om enatomiga joner, så borde du flytta frågan till Ke1, eftersom man kan få fram laddningen genom att titta efter i periodiska systemet hur många elektroner som atomen avger eller tar upp för att få ädelgasskal.

de jonerna är: t.ex. Antimon, Sb har +3 och +5,

                                    Mangan har +2,+3, +4, +7

                                    Fe har +2,+3

Hur räknar man ut oxidationstal? och hur tar man redan på vilka är stabila? 

Kan du skriva elektronkonfigurationen för t.ex. mangan?

[Ar] 3d 5 4s 2

Har elektronerna i 4s eller 3d högst energi?

3d är högre än 4s.

Det stämmer om man ska följa Madelung-reglerna kring hur orbitalerna fylls, men det är notoriskt svårt att avgöra vilken av 4s och 3d som har högst energi. För de två första grupperna stämmer det som du skriver, men när man kommer ut i övergångsmetallerna så kan 3d ibland ha lägre energi än 4s. I princip går det inte att avgöra när detta sker, utan man måste experimentellt avgöra hur situationen ser ut för respektive ämne. 

Generellt sett så gäller det att många övergångsmetaller bildar joner med laddningen +2. Det är inte så konstigt m.t.p. att de har fyllda 4s-orbitaler och dessa i många fall har högre energi än 3d. Mn2+ borde då ha konfigurationen [Ar]3d5 och det är rimligvis en ganska stabil konfiguration. Vi har en elektron i respektive d-orbital. Plockar vi bort dessa elektroner kvarstår [Ar] och vi får mangan med OT +7. Då har vi en konfiguration med fyllda orbitaler som borde vara ganska stabil. Då har vi förutspått två stabila OT. Det är inte helt enkelt att förutspå varför +3 och +4 skulle vara stabila, utan man får väl snarare tänka att det inte finns någon anledning att de inte skulle vara det. Vi skulle t.ex. inte kunna ha en stabil Mn med OT +8 eftersom vi då skulle behöva bryta en full orbital. Vi skulle heller inte kunna ha en Mn med OT -1 eftersom metaller generellt sett är elektropositiva samtidigt som vi skulle få mer repulsion i d-orbitalerna.

Sen är Mn med OT +7 egentligen inte särskilt stabil i praktisk mening. Det ger kraftigt oxiderande föreningar som permanganatjonen. Om man redan har en jon med hög positiv laddning är det inte lätt att avlägsna ytterligare elektroner från den.

Antimon är inte en övergångsmetall och där är det betydligt enklare att förutspå OT. Ge den ett försök med samma metod som jag använde.

De jonerna var universitetsnivå!

Menar du $[Ar]3d^54s^2$? Det är lättare att tyda vad du skriver om du använder formelskrivaren - du hittar den genom att klicka på rotenur-tecknet längst upp till höger i inskrivningsrutan.

Teraeagle skrev:

Det stämmer om man ska följa Madelung-reglerna kring hur orbitalerna fylls, men det är notoriskt svårt att avgöra vilken av 4s och 3d som har högst energi. För de två första grupperna stämmer det som du skriver, men när man kommer ut i övergångsmetallerna så kan 3d ibland ha lägre energi än 4s. I princip går det inte att avgöra när detta sker, utan man måste experimentellt avgöra hur situationen ser ut för respektive ämne. 

Generellt sett så gäller det att många övergångsmetaller bildar joner med laddningen +2. Det är inte så konstigt m.t.p. att de har fyllda 4s-orbitaler och dessa i många fall har högre energi än 3d. Mn2+ borde då ha konfigurationen [Ar]3d5 och det är rimligvis en ganska stabil konfiguration. Vi har en elektron i respektive d-orbital. Plockar vi bort dessa elektroner kvarstår [Ar] och vi får mangan med OT +7. Då har vi en konfiguration med fyllda orbitaler som borde vara ganska stabil. Då har vi förutspått två stabila OT. Det är inte helt enkelt att förutspå varför +3 och +4 skulle vara stabila, utan man får väl snarare tänka att det inte finns någon anledning att de inte skulle vara det. Vi skulle t.ex. inte kunna ha en stabil Mn med OT +8 eftersom vi då skulle behöva bryta en full orbital. Vi skulle heller inte kunna ha en Mn med OT -1 eftersom metaller generellt sett är elektropositiva samtidigt som vi skulle få mer repulsion i d-orbitalerna.

Sen är Mn med OT +7 egentligen inte särskilt stabil i praktisk mening. Det ger kraftigt oxiderande föreningar som permanganatjonen. Om man redan har en jon med hög positiv laddning är det inte lätt att avlägsna ytterligare elektroner från den.

 t.ex. Fe [Ar] 3$d^6$ 4$s^2$ med OT +2, det förstår jag, men var kommer det +3 ifrån då? Är det stabilt om tas bort 3$d^6$4$s^{{}^2}$? Alltså har järn 8 OT? Jag har försökt använda din metod med järn, det verkar inte fungera så bra.

Det är generellt sett svårt att förutsäga oxidationstal för övergångsmetallerna - +2 är den bästa gissningen, men den är fel oftare än den är rätt. Det är ofta ganska stabilt för en jon att ha 5 d-elektroner - en i varje orbital. Det kan förklara ox.talet +3 för järn.

Om man har sex elektroner i d-orbitalerna så måste två elektroner paras ihop i samma orbital. Det ger nog en del repulsion, tillräckligt mycket för att det ska vara möjligt att avge den parade elektronen om miljön är tillräckligt oxiderande.

Teraeagle skrev:

Antimon är inte en övergångsmetall och där är det betydligt enklare att förutspå OT. Ge den ett försök med samma metod som jag använde.

 Sb har +3 OT, för att ta upp 3 elektroner, +5 är från 5$s^2$5$p^3$,  2+3=5 elektroner totat? Kan jag räkna så med de andra ämnena som inte är övergångsmetaller?

Antimon tar inte upp några elektroner - då skulle antimon bli negativt laddat. Oxidationstalet +III uppkommer när de tre p-elektronerna i skal 5 avges. Oxidationstalet +V ippkommer när alla elektroner i skal 5 avges. Ett komplett elektronskal med fulla d-orbitaler är tämligen stabilt.

Tack så mycket! Jag börjar fatta.