Kaikki kemikaalit koostuvat molekyyleistä,ovat pienimmät hiukkaset. Ne ovat sähköisesti neutraaleja ja koostuvat atomeista, jotka on kytketty kovalenttisilla sidoksilla. Kemiallisten alkuaineiden atomien kykyä muodostaa tietty määrä sidoksia molekyyleissä kutsutaan valenssiksi. Kemiallisten sidosten teorian syntymisen ja kehityksen yhteydessä tämä käsite on muuttunut huomattavasti, eikä sillä tällä hetkellä ole selkeää tieteellistä tulkintaa, sitä käytetään pääasiassa metodologisiin tarkoituksiin ja se identifioidaan usein hapettumisasteella. Jos molekyyli on aineen pienin hiukkanen, niin atomi on kemiallisen alkuaineen pienin jakamaton hiukkanen. Atomi on myös sähköisesti neutraali hiukkanen, sen keskellä on ydin, joka koostuu positiivisesti varautuneista protoneista, ja sen ympärillä on elektronipilvi (negatiivisesti varautunut). Siksi ytimen positiivinen varaus tasapainottuu elektronien negatiivisella varauksella. Ymmärtääksesi miten määritetään hapetusaste ja mikä se on, sinun on pohdittava tiettyjen aineiden molekyylien rakennetta.
Vetykloridin (HCl) molekyylissä välillävedyllä ja kloorilla on yksi yhteinen elektronipari. Vetyatomissa on 1 protoni ja 1 elektroni. Klooriatomissa on 17 protonia ja 17 elektronia, yksi seitsemästä elektronista elektronitiheyden ulkokuoressa yhdistettynä vetyatomin elektroniin muodostaen siten elektroniparin: H: Cl. H2S-molekyylissä rikkiatomi muodosti 2 yhteistä elektroniparia molemmilla vetyatomeilla: H: S: H. Kuinka määrittää elementin, esimerkiksi kloorin ja vedyn HCl-molekyylissä, ja vedyn ja rikin, H2S-molekyylin hapetustila? Valenssi antaa kuvan molekyyliin muodostuneiden sidosten tai elektroniparien määrästä, mutta ei osoita niiden siirtymää.
Oletetaan, että molekyylin atomien elektronityhdistetään elektronipareihin, jotka siirtyvät kaikkein elektronegatiivisimpaan atomiin. HCI: n vety ja kloori kykenevät pääsemään yhdeksi sidokseksi, joka siirtyy klooriatomiin, koska se on kaikkein sähköä negatiivisin. Siten vedyssä hapetustila on plus 1 ja kloorissa se on miinus 1. H2S-molekyylin jokainen vetyatomi tulee yhdeksi sidokseksi rikkiatomin kanssa, jolla puolestaan on kaksi sidosta. Tässä tapauksessa molemmat elektroniparit siirtyvät rikkiatomiin. Siksi vetyhapetustila on plus 1 ja rikkiatomi on miinus 2. Kuinka määrittää aineen, esimerkiksi HCl, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si, hapetustila? Yksinkertaisen tai kompleksisen aineen hapetustila on aina 0, koska aine koostuu molekyyleistä tai atomeista ja ne ovat sähköisesti neutraaleja. Tämän perusteella selvitä molekyylin elementin hapettumisaste.
Hypokloorihapon käyttäminen esimerkkinäharkitse kuinka määritetään Cl-atomin hapetustila. HClO-molekyylissä, kuten minkä tahansa muun aineen molekyylissä, vedylle on aina ominaista (paitsi hydridit) hapetustila plus 1, ja hapelle on aina ominaista hapetustila miinus 2 (paitsi bariumperoksidi ja happifluoridi). Koska itse molekyylillä ei ole varausta, voimme kirjoittaa yhtälön: (+1) + x + (- 2) = 0. Tämä yhtälö on ratkaistava: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) Siten osoittautuu, että Cl: n hapetustila hypokloorihappomolekyylissä on plus 1. Tämä esimerkki osoittaa, kuinka minkä tahansa molekyylin tietyn alkuaineen hapetustila määritetään. Ensinnäkin asetetaan niiden elementtien tunnetut arvot, joiden valenssi tai hapetustila eivät muutu.
Siten hapettumisastetta kutsutaanehdollisuus (molekyylin atomin muodollinen varaus), jota käytetään erilaisten aineiden hapetukseen tai pelkistykseen liittyvien reaktioyhtälöiden kirjoittamiseen. Tämä arvo on yhtä suuri kuin niiden elektroniparien lukumäärä, jotka ovat täysin siirtyneet kohti molekyylin elektronegatiivisia kemiallisia elementtejä. Hapetustila kirjoitetaan atomin symbolin päälle. Tällainen tietue osoittaa, kuinka minkä tahansa aineen molekyylissä olevan tietyn elementin hapetustila määritetään. Esimerkiksi merkintä (Na + 1Cl-1) tulisi ymmärtää, että suolamolekyylissä natriumin hapetustila on plus 1 ja kloori on miinus 1, joten: (+1) + (-1) = 0. Kaliumpermanganaatin (K + 1Mn + 7O-24) kaliumille plus 1, mangaanille plus 7, happea miinus 2, toisin sanoen: (+1) + (+7) + 2 • (-2) = 0. Typpihapon (H + 1N + 5O-23) vedylle plus 1, typelle plus 5, happea miinus 2, ja molekyyli kokonaisuutena on sähköisesti neutraali: (+1) + (+5) + 3 • (-2) = 0. Typpimolekyylissä happo (H + 1N + 3O-22), vedylle plus 1, typelle plus 3, happea miinus 2, koska molekyylin varaus on nolla, niin: (+1) + (+3) + 2 • (-2) = 0. Typen esimerkkiä käyttämällä voidaan nähdä, että tällä atomilla voi olla erilaiset hapetustilat eri aineissa plus 5 - miinus 3 (yhden yksikön välein).
