מצב החמצון הוא המטען המותנה של אטום של יסוד במולקולה. מושג זה הוא בסיסי בכימיה אנאורגנית, מבלי להבין אותו אי אפשר לדמיין תהליכים של תגובות חיזור, סוגי קשרים במולקולות, תכונות כימיות ופיזיקליות של יסודות. כדי להבין מהו מצב חמצון, תחילה עליך להבין ממה מורכב האטום עצמו וכיצד הוא מתנהג באינטראקציה עם הסוג שלו.
כפי שאתה יודע, אטום מורכב מפרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. פרוטונים ואלקטרונים, הנקראים גם נוקלונים, יוצרים גרעין טעון חיובי, אלקטרונים שליליים מסתובבים סביבו. המטען החיובי של הגרעין מאוזן על ידי המטען השלילי הכולל של האלקטרונים. לכן, האטום הוא ניטרלי.
לכל אלקטרון יש רמת אנרגיה מסוימת, שקובעת את קרבתו של מיקומו לגרעין: ככל שקרוב יותר לגרעין, כך פחות אנרגיה. הם מסודרים בשכבות. לאלקטרונים של שכבה אחת יש כמעט אותו עתודת אנרגיה ויוצרים רמת אנרגיה או שכבה אלקטרונית. האלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית אינם קשורים חזק מדי לגרעין, ולכן הם יכולים להשתתף בתגובות כימיות. אלמנטים שיש ברמה החיצונית מאחד עד ארבעה אלקטרונים, בתגובות כימיות, ככלל, תורם אלקטרונים, ואלה שיש להם חמישה עד שבעה אלקטרונים מקבלים.
ישנם גם יסודות כימיים הנקראים גזים אינרטיים, שבהם רמת האנרגיה החיצונית מכילה שמונה אלקטרונים - המספר המרבי האפשרי. הם כמעט אינם נכנסים לתגובות כימיות. אז, כל אטום נוטה "להשלים" את שכבת האלקטרונים החיצונית שלו עד לשמונה האלקטרונים הנדרשים. איפה אני יכול להשיג את החסרים? אטומים אחרים.
במהלך תגובה כימית, יסוד בעל אלקטרושליליות גבוהה יותר "לוקח" אלקטרון מיסוד בעל אלקטרושליליות נמוכה יותר. האלקטרושליליות של יסוד כימי תלויה במספר האלקטרונים ברמת הערכיות ובעוצמת משיכתם לגרעין. עבור יסוד שלקח אלקטרונים, סך המטען השלילי הופך להיות גדול מהמטען החיובי של הגרעין, ועבור יסוד שמסר אלקטרון, להיפך. לדוגמה, בתרכובת של תחמוצת גופרית SO, חמצן, בעל אלקטרושליליות גבוהה, לוקח 2 אלקטרונים מגופרית ורוכש מטען שלילי, בעוד גופרית, שנותרה ללא שני אלקטרונים, מקבלת מטען חיובי. במקרה זה, מצב החמצון של חמצן שווה למצב החמצון של גופרית, בסימן ההפוך. מצב החמצון כתוב בפינה הימנית העליונה של היסוד הכימי. בדוגמה שלנו, זה נראה כך: S+2O-2.
הדוגמה שלמעלה מפושטת למדי. למעשה, האלקטרונים החיצונייםאטום אחד לעולם אינו מועבר לחלוטין לאחר, הם רק הופכים "נפוצים", לכן, מצבי החמצון של היסודות תמיד נמוכים מהמצוין בספרי הלימוד.
אבל כדי לפשט את ההבנה של תהליכים כימיים, עובדה זו מוזנחת.
