Stopnie utlenienia

Stopniem utlenienia pierwiastka w danej substancji nazywamy liczbę ładunków elektrycznych, która byłaby przypisana atomowi tego pierwiastka, jeżeli substancja ta miałaby budowę jonową. Stopień utlenienia jest pojęciem umownym i odbywa się według następujących zasad:

1)      Suma stopni utlenienia wszystkich atomów  w cząsteczce musi być równa zeru lub całkowitemu ładunkowi elektrycznemu cząsteczki, jeżeli jest ona kationem lub anionem.

2)      Pierwiastki w stanie wolnym mają stopień utlenienia 0.

3)      Fluor we wszystkich związkach ma stopień utlenienia –I

4)      Tlen we wszystkich związkach przyjmuje stopień utlenienia –II, za wyjątkiem nadtlenków (stopień utlenienia –I), ponadtlenków (stopień utlenienia -1/2), jonów oksygenylowych O₂⁺ (stopień utlenienia +1/2) i związku OF₂ (stopień utlenienia tlenu -II)

5)      Wodór we wszystkich związkach przyjmuje stopień utlenienia +I, za wyjątkiem wodorków pierwiastków pierwszej i drugiej grupy układu okresowego (litowce, berylowce), w których wodór jest na –I stopniu utlenienia

Stopnie utlenienia pierwiastków w związkach chemicznych zaznacza się w nazwach, za pomocą cyfr rzymskich umieszczonych w nawiasach, po nazwie pierwiastka (np. chlorek miedzi(II)).

Wiele pierwiastków chemicznych może przyjmować różne wartości stopnia utlenienia i zależnie od tych wartości – wykazywać różne właściwości chemiczne. Przykłady pierwiastków przyjmujących różne stopnie utlenienia i ich związków są zebrane w tabeli poniżej.

Istnieją również związki chemiczne, w których jeden pierwiastek występuje na różnych stopniach utlenienia, np. magnetyt, Fe₃O₄, w którym dwa atomy żelaza są na +III stopniu utlenienia, a jeden – na +II, azotan amonu (saletra amonowa), NH₄NO₃, gdzie azot reszty kwasu azotowego jest na +V stopniu utlenienia, a azot w kationie amonowym – na –I stopniu, kwas tiosiarkowy, H₂S₂O₃, gdzie jeden atom siarki (połączony z atomami tlenu i atomem siarki(-II)) jest na +VI stopniu utlenienia, a drugi (połączony z atomem wodoru i atomem siarki(VI)) jest na –II stopniu utlenienia (patrz – rysunek).

Pierwiastek	Stopień utlenienia	Przykładowe związki
Tlen	-II	Tlenki metali, np. MgO, ZnO, Cu2O; woda H2O
	-I	Nadtlenki, np. H2O2 – nadtlenek wodoru
	+II	OF2 - fluorek tlenu
Azot	-III	Amoniak NH3 i jego pochodne – aminy, kation amonowy NH4+
	III	Kwas azotowy(III), HNO2 i jego sole – azotany(III), zwane również azotynami, np. NaNO2
	V	Kwas azotowy(V), HNO3 i jego sole – azotany, np. KNO3 – saletra potasowa
Siarka	-II	Siarkowodór H2S i siarczki – sole kwasu siarkowodorowego, np. ZnS
	IV	Dwutlenek siarki SO2, Kwas siarkowy(IV), H2SO4 i jego sole -  siarczyny, np. Na2SO4
	VI	Kwas siarkowy(VI), H2SO4 i jego sole – siarczany(VI), np. CuSO­4
Chlor	-I	Sole kwasu chlorowodorowego- chlorki, np. chlorek sodu – sól kuchenna, NaCl
	I	Kwas chlorowy(I), HClO i jego sole – podchloryny, np. podchloryn sodu, NaClO. Podchloryn sodu używany jest jako źródło aktywnego chloru w wybielaczach i środkach dezynfekujących.
	III	Kwas chlorowy(III), HClO2 i jego sole - chloryny
	V	Kwas chlorowy(V), HClO3 i jego sole – chlorany, np. KClO3 – chloran potasu. Chloran potasu uzywany jest w pirotechnice jako utleniacz.
	VII	Kwas chlorowy(VII) (nadchlorowy), HClO4 i jego sole – nadchlorany, np. KClO4 nadchloran potasu. Kwas chlorowy(VII) jest jednym z najsilniejszych kwasów nieorganicznych. Jego sole używane są często jako silne utleniacze
Miedź	I	Tlenek miedzi(I) – Cu2O, sole miedzi(I) – CuCl, CuBr. Sole miedzi(I) są bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie, w odróżnieniu od soli miedzi(II)
	II	Tlenek miedzi(II), siarczan miedzi(II)
Mangan	II	Sole manganu(II), np. siarczan manganu MnSO4 – zwykle dobrze rozpuszczalne w wodzie, bezbarwne lub o delikatnym zabarwieniu.
	IV	Tlenek manganu(IV). Brunatne ciało stałe, słabo rozpuszcza się w wodzie. Może być stosowany jako katalizator lub jako utleniacz w środowisku kwaśnym.
	VI	Manganian(VI) potasu, K2MnO4. Związki Mn na stopniu utlenienia (VI) są nietrwałe, stabilne tylko w określonych warunkach.
	VII	Nadmanganian potasu, KMnO4 – powszechnie stosowany jako silny utleniacz i środek dezynfekujący, ma charakterystyczny silny fioletowy kolor.