Ορισμός - Διευκρινήσεις

Σύμφωνα με την Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας, IUPAC:

«Η οξειδωτική κατάσταση είναι ένα μέτρο του βαθμού οξείδωσης ενός ατόμου σε μια χημική ουσία. Ορίζεται ως το φορτίο που μπορεί να υποτεθεί ότι έχει  το άτομο, αν τα ηλεκτρόνια προσμετρηθούν σύμφωνα με ορισμένους συμβατικούς κανόνες …
… Όσο υψηλότερη είναι η οξειδωτική κατάσταση ενός ατόμου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός οξείδωσής του, ενώ όσο χαμηλότερη είναι η οξειδωτική του κατάσταση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός αναγωγής του». [Compendium of Chemical Terminology, 2nd Edition (1997)]

Από τον ορισμό φαίνεται, ότι η οξειδωτική κατάσταση ενός στοιχείου σε μία χημική ένωση ή ένα πολυατομικό ιόν:

1. αναφέρεται σε ένα «υποθετικό» φορτίο, που, εκτός από την     περίπτωση των μονοατομικών ιόντων (π.χ. Na+, Cl-), δε     συσχετίζεται άμεσα με το πραγματικό φορτίο των ατόμων του,
2. αλλά προκύπτει βάσει ορισμένων συμβατικών κανόνων
3. και επομένως δεν αντιπροσωπεύει κάποια φυσική έννοια ή αρχή.

Επειδή δε εκφράζεται με έναν (θετικό ή αρνητικό) αριθμό, συχνά (όπως εδώ) αναφέρεται και ως αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.).

Η οξειδωτική κατάσταση ή αλλιώς αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου σε μία χημική ένωση ή ένα πολυατομικό ιόν είναι, λοιπόν, ένας συμβατικός αριθμός που δείχνει:

  • αν το στοιχείο έχει οξειδωθεί ή αναχθεί σε σχέση με τη στοιχειακή του κατάσταση
  • το βαθμό οξείδωσης ή αναγωγής του.

Γενικά, όσο μεγαλύτερος (θετικότερος) είναι ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός οξείδωσης του στην ένωση ή το ιόν, ενώ, αντίθετα, όσο μικρότερος (αρνητικότερος ή λιγότερο θετικός) είναι τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός αναγωγής του. Για παράδειγμα, οι αριθμοί οξείδωσης του θείου στο Η2SO4, το διοξείδιο του θείου (SO2) και το υδρόθειο (Η2S) είναι αντίστοιχα +6, +4 και -2. Επομένως, το θείο στο Η2SO4 και το SO2 έχει οξειδωθεί, ενώ στο Η2S έχει αναχθεί. Επιπλέον, ο βαθμός οξείδωσής του στο Η2SO4 (Α.Ο. +6) είναι μεγαλύτερος από αυτόν στο SO2, όπου έχει αριθμό οξείδωσης +4.

Σύγχρονοι ορισμοί για την οξείδωση και την αναγωγή

Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω, κάθε αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου, που συμμετέχει σε μία αντίδραση, αντιστοιχεί σε οξείδωση και, αντιστρόφως, σε κάθε οξείδωση έχουμε μια σχετική αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου. Αντίστοιχα, κάθε ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου, που συμμετέχει σε μία αντίδραση, αντιστοιχεί σε αναγωγή και, αντιστρόφως, σε κάθε αναγωγή έχουμε κάποια ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός στοιχείου. Κατά συνέπεια:

  • οξείδωση είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης του ατόμου ενός στοιχείου που συμμετέχει σε μία αντίδραση, και
  • αναγωγή είναι η ελάττωση του αριθμού οξείδωσης του ατόμου ενός στοιχείου που συμμετέχει σε μία αντίδραση.

Οι παραπάνω ορισμοί καλύπτουν όλες τις προηγούμενες απόψεις σχετικά με την οξείδωση και την αναγωγή και δείχνουν ότι, παρά την αυθαίρετη φύση της, η έννοια της οξειδωτικής κατάστασης ή αριθμού οξείδωσης αποτελεί ένα χρήσιμο μέσο για τον ορισμό του φαινομένου της οξειδοαναγωγής και την ταξινόμηση των χημικών αντιδράσεων.

Διάγραμμα: Εξέλιξη των αντιλήψεων σχετικά με την οξείδωση και την αναγωγή.