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酸化状態の計算化合物内の原子の酸化状態を計算するには、化学式を入力して「計算」をクリックします。 入力には以下のものを使用できます：
- 任意の化学元素. 化学記号は最初の文字を大文字にし、残りの文字は小文字で入力します。 Ca, Fe, Mg, Mn, S, O, H, C, N, Na, K, Cl, Al.
- 官能基：D, T, Ph, Me, Et, Bu, AcAc, For, Tos, Bz, TMS, tBu, Bzl, Bn, Dmg
- 括弧 () または括弧 []。
- 化合物の慣用名.
酸化状態を持つ化合物の例: H2O, CO2, CH4, NH3, HCl, H2SO4, KMnO4, NaCl, CaCl2, FeCl3, Al2O3, メタン, アンモニア, 水, 二酸化炭素.
酸化状態計算機は、化合物内の原子の酸化状態を視覚的な図表で表示します。酸化状態とは何ですか?
酸化状態（酸化数とも呼ばれる）とは、他の原子との結合がすべて完全にイオン性である場合の原子の仮想的な電荷です。 これは、化合物内の原子の酸化度（電子損失）を表します。 酸化状態は正、負、ゼロのいずれかであり、化学式や反応を予測するのに役立ちます。 中性化合物の酸化状態の合計はゼロにならなければなりません。 酸化状態はどのように計算されますか?この計算機は、分子構造と原子の電気陰性度を解析することで酸化状態を決定します。その仕組みは以下のとおりです。
ステップ1：分子構造解析
計算機はまず分子内の化学結合を分析して、原子がどのように結合しているかを理解します。 各結合は原子間で共有される電子のペアを表します。
ステップ2: 電気陰性度に基づく電子割り当て
各結合において、電子はより電気陰性度の高い原子に割り当てられます。
- 原子Aの電気陰性度が原子Bよりも高い場合、すべての結合電子は原子Aに向かいます。
- 両方の原子の電気陰性度が等しい場合、電子は均等に分配される
- 孤立電子対は常にそれが存在する原子に属する
ステップ3：酸化状態の計算
酸化状態は次のように計算されます。
酸化状態 = 価電子 - 割り当てられた電子
どこ：
- 価電子 = 中性原子の最外殻にある電子の数
- 割り当てられた電子 = 電気陰性度に基づいて原子が「所有する」電子
例：水（H₂O）
これが水の場合にどのように機能するかを見てみましょう。
- 酸素（電気陰性度3.44）は水素（2.20）よりも電気陰性度が高い。
- 各OH結合では、両方の電子が酸素に割り当てられている。
- 酸素にも2つの孤立電子対（4つの電子）があり、
- 酸素に割り当てられた電子の総数：4（結合から）+ 4（孤立電子対）= 8
- 酸素の酸化状態：6（価数）-8（割り当て）=-2
- 各水素は結合から電子を0個得る
- 各水素の酸化状態：1（価数）- 0（割り当て）= +1
酸化状態を決定するための伝統的な規則
次の規則は、詳細な計算を行わずに酸化状態を素早く決定する方法を提供します。
ルール1：純粋な要素
純粋な元素の酸化状態は 0 です。
例: Na、Cl₂、O₂、S₈ はすべて酸化状態が 0 です。
ルール2：単原子イオン
単原子イオンの酸化状態はその電荷に等しくなります。
例: Na⁺ の酸化状態は +1、Cl⁻ の酸化状態は -1 です。
ルール3：酸素
酸素は通常、化合物中では酸化状態 -2 になります。
例外: 過酸化物 (H₂O₂) では、酸素の酸化状態は -1 です。
ルール4：水素
水素は通常、化合物内で +1 の酸化状態を持ちます。
例外: 金属水素化物 (NaH) では、水素の酸化状態は -1 です。
ルール5：フッ素
フッ素は化合物中で常に酸化状態 -1 になります。
ルール6：中性化合物
中性分子の酸化状態の合計はゼロにならなければなりません。
例: H₂Oでは、Hは+1、Oは-2なので、(2 × +1) + (-2) = 0となります。
ルール7：多原子イオン
多原子イオンの酸化状態の合計はイオンの電荷に等しくなります。
例: SO₄²⁻ では、S は +6、O は -2 なので、(+6) + (4 × -2) = -2 となります。
計算例: H₂SO₄
硫酸（H₂SO₄）中の硫黄の酸化状態を調べてみましょう。
- Hの酸化状態は+1である（ルール4）
- Oの酸化状態は-2である（ルール3）
- Sの酸化状態がxであるとする
- 合計は0でなければなりません: (2 × +1) + x + (4 × -2) = 0
- 解くと：2 + x - 8 = 0なので、x = +6
- したがって、硫黄はH₂SO₄中では酸化状態が+6である。
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