Исэлдэлтийн төлөв гэж нэрлэгддэг исэлдэлтийн тоо нь цахилгаан химийн урвалыг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр тоонууд нь молекул эсвэл ион дахь атомуудын хооронд электронууд хэрхэн тархаж байгааг тодорхойлоход тусалдаг. Нэгдлийн доторх элемент бүрийн исэлдэлтийн төлөвийг мэдэх нь батерей, зэврэлтээс урьдчилан сэргийлэх зэрэг олон технологийн цөм болсон цахилгаан химийн урвалын үр дүнг урьдчилан таамаглахад зайлшгүй шаардлагатай.
Исэлдэлтийн тоо гэдэг нь молекул эсвэл ион дахь атомд өгөгдсөн онолын тоо бөгөөд энэ атомын ерөнхий цахилгаан цэнэгийг илэрхийлдэг. Энэ нь бонд дахь электронуудын хуваарилалтыг авч үзсэн дүрэм журамд үндэслэсэн болно.
Эдгээр дүрмүүд нь илүү төвөгтэй молекул ба ионуудын исэлдэлтийн тоог тодорхойлох үндэс суурь болдог.
Жишээ 1: Ус (H₂O)
Дүрэм журмын дагуу хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн тоо -2 байна. Хоёр устөрөгч байдаг бөгөөд устөрөгч тус бүр нь +1 исэлдэлтийн тоотой байдаг тул устөрөгчийн нийт цэнэг +2 байна. Энэ нь хүчилтөрөгчийн -2 цэнэгийг тэнцвэржүүлж, молекулыг төвийг сахисан болгодог.
Жишээ 2: Натрийн хлорид (NaCl)
Натри, металл нь ион үүсгэх үед +1 исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг. Энэ нэгдэлд агуулагдах хлор нь нийт цэнэгийг тэнцвэржүүлэхийн тулд исэлдэлтийн төлөв -1 байх ба нэгдлийг төвийг сахисан болгодог.
Урвалж буй бодис ба бүтээгдэхүүн дэх элементүүдийн исэлдэлтийн төлөвийг мэдэх нь цахилгаан химийн хувьд амин чухал юм. Энэхүү мэдлэг нь электрохимийн эсэд аль төрөл зүйл исэлдэлт эсвэл бууралтанд орохыг ойлгоход тусалдаг.
Цахилгаан химийн элемент нь хоёр электродоос бүрдэнэ: анод (исэлдэлт үүсдэг) ба катод (багасгах үед). Анодоос катод руу гадаад хэлхээгээр дамжуулж буй электронуудын урсгал нь цахилгаан энерги үүсгэдэг.
Жишээлбэл, энгийн цайр-зэс батерейнд цайрын исэлдэлтийн тоо 0 байна. Цахилгаан химийн урвалд электроноо алдаж (исэлдэлт) Zn \(^{2+}\) ион үүсгэдэг тул исэлдэлтийн төлөвөө 0-ээс +2 болгон өөрчилдөг. Үүний эсрэгээр, катод дахь Cu \(^{2+}\) ионууд электрон олж авч (багасгаж) зэсийн исэлдэлтийн төлөвийг +2-оос 0 болгон өөрчилснөөр металл зэс болж хувирдаг.
Исэлдэлтийн тооны өөрчлөлтөөс үүдэлтэй электронуудын энэхүү дамжуулалт нь батерейнд цахилгаан энерги үүсгэдэг.
Исэлдэлтийг бууруулах үйл явцыг ажиглах энгийн туршилт нь зэс (II) сульфатын уусмал болон цайрын хадаасыг хамарна. Цайрын хадаасыг зэс (II) сульфатын уусмалд дүрэх үед цайр исэлдэж электроноо алдаж Zn \(^{2+}\) ион үүсгэдэг. Дараа нь эдгээр электронуудыг Cu \(^{2+}\) ионууд олж авч, цайрын хадаасны гадаргуу дээр металл зэс үүсгэдэг. Энэ нь уусмал дахь өнгөний өөрчлөлт, цайрын хадаас дээр зэс бүрхүүл үүсэх байдлаар ажиглагдаж болно.
Нарийн төвөгтэй молекулуудад исэлдэлтийн тоог тодорхойлоход, ялангуяа олон исэлдэлтийн төлөвтэй байж болох элементүүдийг агуулсан молекулуудад нарийн дүн шинжилгээ хийх шаардлагатай байж болно.
Жишээ нь: Калийн бихромат (K₂Cr₂O₇) -д кали (K) исэлдэлтийн тоо +1, хүчилтөрөгч (O) -2 исэлдэлтийн тоо, хром (Cr) -ийг тооцоолох шаардлагатай. Хоёр калийн ион (тус бүр +1), хүчилтөрөгчийн долоон атом (тус бүр нь -2), нэгдэл нь төвийг сахисан гэдгийг мэдвэл хромын исэлдэлтийн тоог тооцоолж болно.
2(+1) + 2(Cr) + 7(-2) = 0
2 - 14 + 2(Cr) = 0
2(Cr) = 12
Cr = +6
Энэхүү тооцоо нь калийн бихромат дахь хромын исэлдэлтийн тоо +6 байгааг харуулж байна.
Исэлдэлтийн тоо нь хими, ялангуяа электрохимийн үндсэн ойлголт бөгөөд исэлдэх-багарах урвалын электрон урсгалын чиглэлийг урьдчилан таамаглахад тусалдаг. Эдгээр тоонуудыг хэрхэн хуваарилж, тооцоолохыг ойлгох нь батерейнд эрчим хүч хадгалахаас эхлээд зэврэлтээс хамгаалах стратеги хүртэлх бүх зүйлд нөлөөлөх цахилгаан химийн эсүүд болон урвалуудад дүн шинжилгээ хийхэд зайлшгүй шаардлагатай.