Minden vegyi anyag molekulákból áll,mivel a legkisebb részecskék. Elektromos szempontból semlegesek és atomokból állnak, amelyeket kovalens kötések kötnek össze. A kémiai elemek atomjának azon képességét, hogy bizonyos számú kötést képezzen a molekulákban, valenciának nevezzük. A kémiai kötések elméletének kialakulásával és fejlődésével összefüggésben ez a fogalom jelentős változásokon ment keresztül, és jelenleg nincs egyértelmű tudományos értelmezése, főként módszertani célokra használják, és gyakran azonosítják az oxidáció mértékével. Ha egy molekula az anyag legkisebb részecske, akkor egy atom a kémiai elem legkisebb oszthatatlan részecskéje. Az atom elektromos szempontból semleges részecske is, középpontjában egy pozitív töltésű protonokból álló atommag van, és körülötte egy elektron negatív töltésű elektron-felhő található. Ezért a mag pozitív töltését kiegyenlítik az elektronok negatív töltése. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan lehet meghatározni az oxidáció mértékét és mi az, figyelembe kell venni az egyes anyagok molekuláinak szerkezetét.
Egy hidrogén-klorid (HCl) molekulájában ahidrogén és klór esetén egy közös elektronpár létezik. A hidrogénatomban 1 proton és 1 elektron van. A klóratomban 17 proton és 17 elektron található, amelyek egyike a 7 elektron közül az elektron sűrűségének külső héjában a hidrogénatom elektronjával kombinálva, így elektronpárt képezve: H: Cl. A H2S molekulában a kénatom 2 közös elektronpárt alkotott mindkét hidrogénatommal: H: S: H. Hogyan lehet meghatározni egy elem oxidációs állapotát, például a klórt és a hidrogént a sósav molekulában és a hidrogént és a ként a H2S molekulában? Az érzékenység képet ad a molekulában képződött kötések vagy elektronpárok számáról, de nem mutatja az elmozdulást.
Feltételezzük, hogy az atomok elektronjai egy molekulában vannakkombinálva elektronpárokba, amelyek a leginkább elektronegatív atomra vannak eltolva. A sósavban található hidrogén és klór képesek egy kötésbe lépni, amely a klóratom felé tolódik el, mivel ez a leginkább elektronegatív. Így a hidrogénben az oxidációs állapot plusz 1, a klórban pedig mínusz 1. A H2S molekula minden hidrogénatomja egy kötéshez kapcsolódik egy kénatommal, amely viszont két kötéssel rendelkezik. Ebben az esetben mindkét elektronpár eltolódik a kénatomhoz. Ezért a hidrogén oxidációs állapota plusz 1, a kénatom pedig mínusz 2. Hogyan lehet meghatározni egy anyag oxidációs állapotát, például sósav, H2S, O2, N2, Na, Ag, Si? Egy egyszerű vagy komplex anyag oxidációs állapota mindig 0, mivel az anyag molekulákból vagy atomokból áll, és elektromosan semlegesek. Ennek alapján keresse meg az elem oxidációs fokát a molekulában.
Például hipoklórsav használatafontolja meg, hogyan lehet meghatározni a Cl atom oxidációs állapotát. A HClO molekulában, akárcsak bármely más anyag molekulájában, a hidrogént mindig (a hidridek kivételével) plusz 1 oxidációs állapot jellemzi, az oxigént mindig mínusz 2 oxidációs állapot jellemzi (a bárium-peroxid és az oxigén-fluorid kivételével). Mivel a molekulanak nincs töltése, a következő egyenletet írhatjuk: (+1) + x + (- 2) = 0. Ezt az egyenletet meg kell oldani: x = 0 - (+1) - (-2) = (+1) Így kiderül, hogy a hipoklóros sav molekulában a Cl oxidációs állapota plusz 1. Ez a példa bemutatja, hogyan lehet meghatározni egy adott elem oxidációs állapotát bármelyik molekulában. Mindenekelőtt azoknak az elemeknek az ismert értékeit helyezzük el, amelyek valenciája vagy oxidációs állapota nem változik.
Ezért az oxidáció fokát nevezzükfeltételes mennyiség (egy atom formális töltése a molekulában), a különféle anyagok oxidációjával vagy redukciójával járó reakcióegyenletek írására. Ez az érték megegyezik az elektronpárok számával, amelyek teljesen eltolódnak a molekula elektronegatív kémiai elemei felé. Az oxidációs állapotot az atom szimbólumára írják. Ez a nyilvántartás megmutatja, hogyan lehet meghatározni az anyag molekulájának egy adott elemének oxidációs állapotát. Például a bejegyzés (Na + 1Cl-1) értendő, hogy a sómolekulában a nátrium oxidációs állapota plusz 1, és a klór mínusz 1, tehát: (+1) + (-1) = 0. A kálium-permanganát (K + 1Mn + 7O-24) kálium plusz 1, mangán plusz 7, oxigén mínusz 2, azaz: (+1) + (+7) + 2 • (-2) = 0. A salétromsav (H + 1N + 5O-23) hidrogén plusz 1, nitrogén plusz 5, oxigén mínusz 2, és a molekula egésze semleges: (+1) + (+5) + 3 • (-2) = 0. A nitrogén molekulában sav (H + 1N + 3O-22), hidrogén plusz 1, nitrogén plusz 3, oxigén mínusz 2, mivel a molekula töltése nulla, akkor: (+1) + (+3) + 2 • (-2) = 0. A nitrogén példáján látható, hogy ennek az atomnak különféle oxidációs állapota lehet különféle anyagokban, plusz 5-től mínusz 3-ig (egy egység intervallummal).
