Der Begriff Oxidationszahl deckt sich ungefähr mit der früher vielfach verwendeten elektrochemischen Wertigkeit. Da dieser Ausdruck jedoch im Laufe der Zeit mehrdeutig geworden ist, wird im Chemie-Unterricht nur noch der Begriff Oxidationszahl verwendet. Um Chemie lernen und verstehen zu können, ist für den Studierenden oder Schüler Voraussetzung, sich mit dem Periodensystem der Elemente auseinanderzusetzen. In den Haupt- und Nebengruppen sind alle chemischen Elemente mit Ihrem Elementsymbol, der Atommasse, Ordnungszahl, Elektronegativität und den häufigsten Oxidationszahlen übersichtlich aufgelistet. Wenn man den chemischen und physikalischen Aufbau des Periodensystems verstanden hat, dann ist Chemie lernen nicht mehr schwierig.
Die algebraische Summe der Oxidationszahlen in einer Verbindung muss 0 sein
Ebenso wie in der Mathematik und Physik ist in der Chemie alles logisch aufgebaut und exakt nachvollziehbar. Unser alltägliches Leben ist von chemischen Prozessen geprägt, bei denen chemische Verbindungen laufend verändert werden und dabei auch Oxidationszahlen der beteiligten Elemente verändert werden. Die Oxidationszahlen (auch Oxidationsstufen, Oxidationswerte, elektrochemische Wertigkeiten) geben die Ionenladung von Atomen innerhalb einer chemischen Verbindung oder eines mehratomigen Ions an. Eine Oxidationszahl ist ein Zahlenwert mit Vorzeichen plus oder minus (+/-). Um aus der Formel einer Verbindung die Oxidationszahlen der in ihr enthaltenen Elemente abzuleiten, geht man von den Oxidationszahlen bekannter Elemente wie H, O, Na, K oder Cl aus und berücksichtigt, das die algebraische Summe der Oxidationszahlen in einer Verbindung 0 sein muss.
Die Oxidationszahl in der Stöchiometrie und Redoxreaktionen
Oxidationszahlen haben nur eine formale Größe und haben oft nur wenig mit einer realen Ladung zu tun. Diese Zahlenwerte sind jedoch ein wichtiger Formalismus für die Stöchiometrie von Redoxreaktionen. Redoxreaktionen, sind chemische Vorgänge, bei denen die Oxidatinszahlen von Elementen entweder erhöht oder verringer werden. Bei einer Oxidation, dem typischen Verbrennungsprozess, werden einem chemischen Teilchen Elektronen entzogen und die Oxidationszahl steigt. Bei der zugleich ablaufenden Reduktion werden von einem chemischen Teilchen Elektronen aufgenommen und die Oxidationszahl nimmt ab. Diese beiden Prozesse (Redox) laufen immer gleichzeitig ab. An dem Beispiel der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser 2 H2 + O2 = 2 H2O, kann klar gemacht werden, dass die Oxidationszahl von Wasserstoff im Wasser von 0 auf +1 steigt und die Oxidationszahl von Sauerstoff im Wasser von 0 auf -II abnimmt.
