Oksidləşmə halları kimi də tanınan oksidləşmə nömrələri elektrokimyəvi reaksiyaların başa düşülməsində mühüm rol oynayır. Bu ədədlər elektronların molekul və ya iondakı atomlar arasında necə paylandığını müəyyən etməyə kömək edir. Mürəkkəb daxilindəki hər bir elementin oksidləşmə vəziyyətini bilmək, batareyalar və korroziyanın qarşısının alınması da daxil olmaqla bir çox texnologiyanın mərkəzində olan elektrokimyəvi reaksiyaların nəticələrini proqnozlaşdırmaq üçün vacibdir.
Oksidləşmə nömrəsi bir molekul və ya iondakı bir atoma təyin edilmiş nəzəri nömrədir və bu atomun ümumi elektrik yükünü göstərir. Bu, bağlarda elektronların yerləşdirilməsini nəzərə alan bir sıra qaydalara əsaslanır:
Bu qaydalar daha mürəkkəb molekullarda və ionlarda oksidləşmə nömrələrini təyin etmək üçün əsas kimi xidmət edir.
Nümunə 1: Su (H₂O)
Qaydalara görə, oksigenin oksidləşmə sayı -2 olur. İki hidrogen olduğundan və hər bir hidrogenin oksidləşmə sayı +1 olduğundan, hidrogenlərin ümumi yükü +2-yə bərabərdir. Bu, oksigenin -2 yükü ilə tarazlaşır və molekulu neytral edir.
Nümunə 2: Natrium Xlorid (NaCl)
Natrium, bir metal, bir ion meydana gətirərkən +1 oksidləşmə vəziyyətinə malikdir. Bu birləşmədəki xlor, ümumi yükü tarazlaşdırmaq üçün -1 oksidləşmə vəziyyətinə sahib olacaq və birləşməni neytral edəcəkdir.
Elektrokimyada reaktivlərin və məhsulların tərkibindəki elementlərin oksidləşmə vəziyyətini bilmək çox vacibdir. Bu bilik elektrokimyəvi hüceyrədə hansı növlərin oksidləşmə və ya reduksiyaya məruz qalacağını anlamağa kömək edir.
Elektrokimyəvi hüceyrə iki elektroddan ibarətdir: anod (oksidləşmənin baş verdiyi yerdə) və katod (reduksiyanın baş verdiyi yerdə). Elektronların xarici dövrə vasitəsilə anoddan katoda keçməsi elektrik enerjisi yaradır.
Məsələn, sadə sink-mis akkumulyatorunda sinkin elementar formada oksidləşmə sayı 0-dır. Elektrokimyəvi reaksiyada Zn \(^{2+}\) ionlarını əmələ gətirmək üçün elektronları (oksidləşmə) itirir və beləliklə, oksidləşmə vəziyyətini 0-dan +2-yə dəyişir. Əksinə, katodda Cu \(^{2+}\) ionları elektron qazanır (reduksiya), misin oksidləşmə vəziyyətini +2-dən 0-a dəyişdirərək, metal mis kimi plitələrə çevrilir.
Oksidləşmə nömrələrindəki dəyişikliklərlə idarə olunan elektronların bu transferi batareyalarda elektrik enerjisi yaradan şeydir.
Oksidləşmə-reduksiya prosesini müşahidə etmək üçün sadə bir təcrübə mis (II) sulfat məhlulu və sink dırnağını əhatə edir. Sink mismarını mis (II) sulfat məhluluna batırdıqda, sink oksidləşir və Zn \(^{2+}\) ionlarını meydana gətirmək üçün elektronları itirir. Bu elektronlar daha sonra Cu \(^{2+}\) ionları tərəfindən əldə edilir və onlar sink dırnağının səthində metal mis əmələ gətirirlər. Bu, məhlulda rəng dəyişikliyi və sink dırnağında mis örtüyünün meydana gəlməsi kimi müşahidə edilə bilər.
Mürəkkəb molekullarda, oksidləşmə nömrələrinin müəyyən edilməsi, xüsusilə çoxlu oksidləşmə vəziyyətinə malik olan elementləri olan molekullarda diqqətli təhlil tələb edə bilər.
Misal: Kalium dikromatında (K₂Cr₂O₇) kaliumun (K) oksidləşmə sayı +1, oksigenin (O) oksidləşmə sayı -2 və xromun (Cr) hesablanması lazımdır. İki kalium ionunun (hər biri +1) və yeddi oksigen atomunun (hər biri -2) olduğunu və birləşmənin neytral olduğunu bilməklə, xromun oksidləşmə sayını hesablamaq olar.
2(+1) + 2(Cr) + 7(-2) = 0
2 - 14 + 2(Cr) = 0
2(Cr) = 12
Cr = +6
Bu hesablama göstərir ki, kalium dikromatda xromun oksidləşmə sayı +6-dır.
Oksidləşmə nömrələri kimyada, xüsusən elektrokimyada əsas anlayışdır və burada oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarında elektron axınının istiqamətini proqnozlaşdırmağa kömək edir. Bu nömrələrin necə təyin ediləcəyini və hesablanacağını başa düşmək elektrokimyəvi elementləri və reaksiyaları təhlil etmək, batareyalarda enerjinin saxlanmasından tutmuş korroziyadan qorunma strategiyalarına qədər hər şeyə təsir etmək üçün vacibdir.