Schritt 1: Molekularstrukturanalyse

Der Rechner analysiert zunächst die chemischen Bindungen im Molekül, um zu verstehen, wie die Atome miteinander verbunden sind. Jede Bindung stellt ein von Atomen gemeinsam genutztes Elektronenpaar dar.

Schritt 2: Elektronenzuordnung auf Basis der Elektronegativität

Bei jeder Bindung werden Elektronen dem elektronegativeren Atom zugeordnet:

• Wenn Atom A elektronegativer ist als Atom B, gehen alle Bindungselektronen zu Atom A
• Wenn beide Atome die gleiche Elektronegativität haben, werden die Elektronen gleichmäßig geteilt
• Einsame Elektronenpaare gehören immer zu dem Atom, auf dem sie sich befinden

Schritt 3: Berechnung des Oxidationszustands

Der Oxidationszustand wird wie folgt berechnet:
Oxidationszustand = Valenzelektronen - Zugewiesene Elektronen

Wo:

• Valenzelektronen = Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale des neutralen Atoms
• Zugewiesene Elektronen = Elektronen, die dem Atom aufgrund der Elektronegativität „gehören“

Beispiel: Wasser (H₂O)

Sehen wir uns an, wie das bei Wasser funktioniert:

1. Sauerstoff (Elektronegativität 3,44) ist elektronegativer als Wasserstoff (2,20)
2. In jeder OH-Bindung sind beide Elektronen dem Sauerstoff zugeordnet
3. Sauerstoff hat auch 2 freie Elektronenpaare (4 Elektronen), die dazu gehören
4. Gesamtzahl der dem Sauerstoff zugewiesenen Elektronen: 4 (aus Bindungen) + 4 (freie Elektronenpaare) = 8
5. Oxidationsstufe des Sauerstoffs: 6 (Valenz) - 8 (zugewiesen) = -2
6. Jeder Wasserstoff erhält 0 Elektronen aus Bindungen
7. Oxidationsstufe jedes Wasserstoffs: 1 (Valenz) - 0 (zugewiesen) = +1

Regel 1: Reine Elemente

Der Oxidationszustand jedes reinen Elements ist 0.
Beispiele: Na, Cl₂, O₂, S₈ haben alle den Oxidationsgrad 0.

Regel 2: Monoatomare Ionen

Der Oxidationszustand eines einatomigen Ions entspricht seiner Ladung.
Beispiele: Na⁺ hat die Oxidationsstufe +1, Cl⁻ hat die Oxidationsstufe -1.

Regel 3: Sauerstoff

Sauerstoff hat in Verbindungen typischerweise einen Oxidationszustand von -2.
Ausnahme: In Peroxiden (H₂O₂) hat Sauerstoff eine Oxidationsstufe von -1.

Regel 4: Wasserstoff

Wasserstoff hat in Verbindungen typischerweise einen Oxidationszustand von +1.
Ausnahme: In Metallhydriden (NaH) hat Wasserstoff die Oxidationsstufe -1.

Regel 5: Fluor

Fluor hat in Verbindungen immer einen Oxidationszustand von -1.

Regel 6: Neutrale Verbindungen

Die Summe der Oxidationsstufen in einem neutralen Molekül muss Null ergeben.
Beispiel: In H₂O hat H +1 und O hat -2, also (2 × +1) + (-2) = 0.

Regel 7: Mehratomige Ionen

Die Summe der Oxidationsstufen in einem mehratomigen Ion entspricht der Ladung des Ions.
Beispiel: In SO₄²⁻ hat S +6 und O hat -2, also (+6) + (4 × -2) = -2.