Oksidasjonstall

Oksidasjonstall eller oksidasjonstilstand brukes som et mål på hvor mange flere eller færre elektroner et atom har i en forbindelse enn det har som et rent grunnstoff. Oksidasjonstallet kan derfor sees på som den  ladningen et atom har i en forbindelse, selv om den effektive ladningen er avhengig av koordinasjonen og bindingslengden. Det samme grunnstoffet kan ha mange forskjellige oksidasjonstall, men ofte er det ett eller to som er det vanligste, se eksempler nedenfor. Oksidasjonstallet til et enkelt atom i en forbindelse er alltid et helt tall, men i mange forbindelser kan det samme grunnstoffet ha flere forskjellige oksidasjonstall, som for eksempel i magnetitt. Det finnes et sett regler som styrer hvordan en bestemmer oksidasjonstall for atomene i en forbindelse.

Oksidasjonstallsregler

Regler rangert etter prioritering. Om to regler motstrider hverandre er det alltid den øverste av de to som gjelder
1. Atomene i et grunnstoff har oksidasjonstallet 0
2. Summen av oksidasjonstallene for atomene i et molekyl eller i en nøytral formelenhet av en ioneforbindelse er 0.
3. Summen av oksidasjonstallene for atomene i et ion er lik ioneladningen.
4. Fluor har i forbindelser oksidasjonstallet –I.
5. Alkalimetallene (gruppe 1) har i forbindelser oksidasjonstallet +I.
6. Jordalkalimetallene (gruppe 2) har i forbindelser oksidasjonstallet +II.
7. Hydrogen har i forbindelser oksidasjonstallet +I, unntatt når det er bundet til metaller. Da har det –I.
8. Oksygen har i forbindelser oksidasjonstallet –II, unntatt i H2O2, der det er –I.

Oksidasjonstalleksempler 

For å skrive oksidasjonstall inn i en reaksjonsligning brukes enten romertall (eller mindre vanlig – arabiske tall) over ligningen eller romertall i parentes etter grunnstoffet:
 
I magnetitt, Fe3O4, finnes det to forskjellige jernatomer i strukturen, Fe(II) og Fe(III), det gjennomsnittlige oksidasjonstallet til jern er da 8/3.

Viktige bruksområder 
Oksidasjonstall brukes blant annet til å forutsi funksjonelle egenskaper til materialer. Spesielt magnetiske, elektriske og ioneledende egenskaper vil avhenge sterkt av oksidasjonstallet til materialet. Et eksempel er superlederen YBa2Cu3O6,8 som bare blir superledende ved temperaturer rundt 77 K dersom oksygeninnholdet er ca. 6,8. Dette forutsetter at stoffet inneholder kobber både med oksidasjonstall +I og +II.

Et annet eksempel er BiFeO3, som er ferroelektrisk og antiferromagnetisk. En Fe(III)-O-Fe(III)-binding er vanligvis antiferromagnetisk, og det finnes ingen frie elektroner i denne strukturen. I tillegg har Bi(III) elektronkonfigurasjon 6s2 og 6s-elektronene danner et fritt elektronpar. Vi kan derfor fra formelen og litt kjennskap til oksidasjonstall forutsi egenskaper til materialer.

Referanser

Kjemisk systematikk
Dimensjonsløse størrelser