Konceptet med oxidation i kemi är något förvirrande, mest för att det föregår en förståelse av atomens struktur och hur kemiska reaktioner inträffar. Termen har sitt ursprung när kemister analyserade reaktioner med syre, som var det första kända oxidationsmedlet.

Till moderna kemister som är bekanta med utbytet av elektroner i reaktioner, refererar oxidation till förlusten av elektroner och minskning till vinsten av elektroner. Den moderna definitionen gäller reaktioner som involverar syre såväl som de som inte gör det, såsom produktion av metan (CH _{4) från kol och väte. När du lägger till syre till metan för att producera koldioxid och vatten är det också oxidation. Kolatomen förlorar elektroner, och dess oxidationstillstånd förändras medan syreatomerna får elektroner och reduceras. Detta är känt som en redoxreaktion.}

TL; DR (för lång; läste inte)

Oxidationstillståndet för kol i metanmolekylen är -4 medan väte är + 1.
Oxidationstillståndet för kol i metan

På grund av dess fyra valenselektroner kan kol finnas i en mängd olika oxidationstillstånd, som sträcker sig från +4 till -4. Det är därför det bildar så många föreningar, mer än något annat element. För att bestämma dess tillstånd i en viss förening måste man i allmänhet titta på bindningarna som den bildar med de andra elementen i föreningen.

Väte har bara en valenselektron, och eftersom den elektronen är i sitt första skal, den behöver bara en elektron för att fylla skalet. Detta gör det till en elektronattraktor med ett oxidationstillstånd på +1. Väte kan också förlora en elektron och existera i ett -1-oxidationstillstånd när det kombineras med grupp 1-metaller för att bilda metallhydrid, såsom NaH och LiH, men i de flesta fall, till exempel när det kombineras med kol, är det alltid i + 1 oxidationstillstånd.

För att beräkna oxidationstillståndet för kol i metanmolekylen behandlar du varje kol-vätebindning som om den var jonisk. Molekylen har ingen nettoladdning, så summan av alla kol-väte-bindningar måste vara 0. Detta betyder att kolatomen donerar fyra elektroner, vilket gör dess oxidationstillstånd -4.
Oxidationsstatens kolförändringar när du Bränna metan

När du kombinerar metan med syre är produkterna koldioxid, vatten och energi i form av värme och ljus. Den balanserade ekvationen för denna reaktion är

CH _{4 + 2 O 2 -> CO 2 + 2 H 2O + energi -}

Kol genomgår en dramatisk förändring i dess oxidationstillstånd i denna reaktion. Medan dess oxidationsantal i metan är -4, i koldioxid, är det +4. Det beror på att syre är en elektronacceptor som alltid har ett oxidationstillstånd på -2, och det finns två syreatomer för varje kolatom i CO _{2. Väteets oxidationstillstånd förblir däremot oförändrat.}