Kluczowa różnica między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia polega na tym, że ładunek formalny to ładunek atomu w cząsteczce, którą obliczamy zakładając, że elektrony w wiązaniach chemicznych są równo podzielone między atomami, podczas gdy stan utlenienia to liczba elektronów w atomie traci lub zyskuje lub dzieli się z innym atomem.
Ładunek formalny i stopień utlenienia to różne terminy, chociaż zwykle zakładamy, że są takie same. Ładunek formalny określa liczbę elektronów, które występują wokół atomu cząsteczki, podczas gdy stopień utlenienia określa liczbę elektronów wymienianych między atomami podczas tworzenia cząsteczki.
Co to jest opłata formalna?
Ładunek formalny to ładunek atomu w cząsteczce, który obliczamy przy założeniu, że elektrony w wiązaniach chemicznych są równo podzielone między atomami. Dlatego wyznaczając ładunek formalny, porównujemy liczbę elektronów wokół obojętnego atomu i liczbę elektronów wokół tego atomu, gdy jest on w cząsteczce. W tym wyznaczaniu ładunku formalnego musimy przypisać elektrony cząsteczki poszczególnym atomom. Tutaj musimy również wziąć pod uwagę następujące wymagania;
- Musimy przypisać niewiążące elektrony do atomu, w którym występują niewiążące elektrony
- Musimy równo podzielić elektrony wiążące między wspólne atomy
Zależność matematyczna dla tego obliczenia jest następująca:
Ładunek formalny=(liczba elektronów walencyjnych w atomie obojętnym)- (liczba elektronów samotnej pary) – ({1/2}pary elektronów wiązania)
Rysunek 1: Formalne ładunki ozonu i anionów azotanowych
Rozważmy przykład, aby zrozumieć to zjawisko. W przypadku cząsteczki amoniaku na atomie azotu znajdują się trzy wiązania N-H i pojedyncza para elektronów. Wtedy kiedy można obliczyć następujące elementy;
Oficjalna opłata N=5 – 2 – {1/2}6=0
Oficjalna opłata H=1 – 0 – {1/2}2=0
Co to jest stan utleniania?
Stan utlenienia to liczba elektronów, które dany atom może stracić, zyskać lub podzielić się z innym atomem. Termin ten odnosi się do dowolnego pierwiastka chemicznego w cząsteczkach (termin stopień utlenienia stosuje się głównie do centralnych atomów metali w kompleksach koordynacyjnych, chociaż używamy tych terminów zamiennie). Stan utlenienia faktycznie określa stopień utlenienia atomu w związku. Powinniśmy zawsze podawać stan utlenienia jako liczbę całkowitą, która jest reprezentowana w liczbach hindusko-arabskich, łącznie z ładunkiem atomu. Na przykład stopień utlenienia żelaza w FeO wynosi +2.
Rysunek 02: Stany utleniania atomów w różnych cząsteczkach
Wskazówki dotyczące określenia stanu utleniania:
- Stan utlenienia pojedynczego pierwiastka wynosi zero (dotyczy to również cząsteczek zbudowanych z pojedynczego pierwiastka).
- Całkowity ładunek cząsteczki lub jonu jest sumą ładunków każdego atomu.
- Stan utlenienia metali alkalicznych wynosi zawsze +1, a dla metali ziem alkalicznych +2.
- Tymczasem stopień utlenienia fluoru wynosi zawsze -1.
- Ponadto, stopień utlenienia wodoru wynosi zwykle +1. Ale czasami jest to -1 (w przypadku związania z metalami alkalicznymi lub metalami ziem alkalicznych).
- Ponadto, ogólnie, stopień utlenienia tlenu wynosi -2 (ale w nadtlenkach i nadtlenkach może się różnić).
- Najbardziej elektroujemny atom w cząsteczce otrzymuje ładunek ujemny, a drugi ładunek dodatni.
Stan utlenienia jest bardzo przydatny do oznaczania produktów w reakcjach redoks. Reakcje redoks to reakcje chemiczne, które obejmują wymianę elektronów między atomami. W reakcjach redoks dwie połówkowe reakcje zachodzą równolegle. Jedna to reakcja utleniania, a druga to reakcja redukcji. Reakcja utleniania polega na zwiększeniu stopnia utlenienia atomu, podczas gdy reakcja redukcji polega na zmniejszeniu stopnia utlenienia atomu.
Jaka jest różnica między formalnym ładunkiem a stanem utlenienia?
Kluczowa różnica między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia polega na tym, że ładunek formalny to ładunek atomu w cząsteczce, który obliczamy zakładając, że elektrony w wiązaniach chemicznych są równo podzielone między atomami, podczas gdy stan utlenienia to liczba elektronów atom traci lub zyskuje lub dzieli się z innym atomem. Na przykład formalny ładunek atomu azotu w cząsteczce amoniaku wynosi 0, podczas gdy stopień utlenienia wynosi +3.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia.
Podsumowanie – formalne oskarżenie kontra utlenianie
Ładunek formalny i stopień utlenienia to różne terminy, chociaż niektórzy ludzie zakładają, że są takie same. Kluczowa różnica między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia polega na tym, że ładunek formalny to ładunek atomu w cząsteczce, który obliczamy zakładając, że elektrony w wiązaniach chemicznych są równo podzielone między atomami, podczas gdy stan utlenienia to liczba elektronów, które atom traci lub zyskuje lub współdzielić z innym atomem.
