Hapetustila on molekyylin alkuaineen atomin ehdollinen varaus. Tämä käsite on perustavanlaatuinen epäorgaanisessa kemiassa, ilman sen ymmärtämistä on mahdotonta kuvitella redox-reaktioiden prosesseja, molekyylien sidostyyppejä, alkuaineiden kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Ymmärtääksesi, mikä hapetustila on, sinun on ensin selvitettävä, mistä atomi itse koostuu ja miten se käyttäytyy vuorovaikutuksessa omanlaisensa kanssa.
Kuten tiedät, atomi koostuu protoneista, neutroneista ja elektroneista. Protonit ja elektronit, joita kutsutaan myös nukleoneiksi, muodostavat positiivisesti varautuneen ytimen, negatiiviset elektronit kiertävät sen ympärillä. Ytimen positiivista varausta tasapainottaa elektronien negatiivinen kokonaisvaraus. Siksi atomi on neutraali.
Jokaisella elektronilla on tietty energiataso, joka määrittää sen sijainnin läheisyyden ytimeen: mitä lähempänä ydintä, sitä vähemmän energiaa. Ne on järjestetty kerroksiin. Yhden kerroksen elektroneilla on lähes sama energiavarasto ja ne muodostavat energiatason tai elektronikerroksen. Ulkoisen energiatason elektronit eivät ole liian vahvasti sitoutuneet ytimeen, joten ne voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin. Elementit, joilla on ulkotasolla alkaen1-4 elektronia kemiallisissa reaktioissa yleensä luovuttaa elektroneja, ja ne, joissa on 5-7 elektronia, hyväksyvät.
On myös kemiallisia alkuaineita, joita kutsutaan inertteiksi kaasuiksi, joiden ulompi energiataso sisältää kahdeksan elektronia – suurin mahdollinen määrä. Ne eivät käytännössä joudu kemiallisiin reaktioihin. Joten mikä tahansa atomi pyrkii "täyttämään" ulomman elektronikerroksensa vaadittuihin kahdeksaan elektroniin asti. Mistä saan kadonneet? Muut atomit.
Kemiallisen reaktion aikana alkuaine, jolla on korkeampi elektronegatiivisuus "ottaa" elektronin elementistä, jolla on pienempi elektronegatiivisuus. Kemiallisen alkuaineen elektronegatiivisuus riippuu valenssitason elektronien lukumäärästä ja niiden vetovoiman voimakkuudesta ytimeen. Elementillä, joka on ottanut elektroneja, negatiivinen kokonaisvaraus on suurempi kuin ytimen positiivinen varaus, ja elementillä, joka on luovuttanut elektronin, päinvastoin. Esimerkiksi rikkioksidin SO yhdisteessä happi, jolla on korkea elektronegatiivisuus, ottaa rikistä 2 elektronia ja saa negatiivisen varauksen, kun taas rikki, joka jää ilman kahta elektronia, saa positiivisen varauksen. Tässä tapauksessa hapen hapetusaste on yhtä suuri kuin rikin hapetustila, otettuna päinvastaisella merkillä. Hapetusaste on kirjoitettu kemiallisen alkuaineen oikeaan yläkulmaan. Esimerkissämme se näyttää tältä: S+2O-2.
Yllä oleva esimerkki on melko yksinkertaistettu. Itse asiassa ulkoiset elektronityksi atomi ei koskaan siirry kokonaan toiseen, niistä tulee vain "yleisiä", joten alkuaineiden hapetustilat ovat aina pienempiä kuin oppikirjoissa on ilmoitettu.
Mutta kemiallisten prosessien ymmärtämisen yksinkertaistamiseksi tämä tosiasia jätetään huomiotta.
