Kluczowa różnica między wartościowością a stopniem utlenienia polega na tym, że wartościowość to maksymalna liczba elektronów, które atom może stracić, zyskać lub podzielić, aby stać się stabilnym, podczas gdy stopień utlenienia to liczba elektronów, które atom może stracić lub zyskać, aby utworzyć wiązanie z innym atomem.
Pojęcia stopień utlenienia i wartościowość są związane z elektronami walencyjnymi atomu. Elektrony walencyjne to elektrony, które zajmują najbardziej zewnętrzne orbitale atomu. Elektrony te mają słabe przyciąganie do jądra atomowego; w ten sposób atomy mogą łatwo usuwać lub dzielić te elektrony z innymi atomami. Ta utrata, zysk lub podział elektronów powoduje, że dany atom ma stopień utlenienia i wartościowość, a ostatecznie tworzy wiązanie chemiczne między dwoma atomami.
Co to jest Walencja?
Walencja to maksymalna liczba elektronów, jaką atom traci, zyskuje lub dzieli, aby się ustabilizować. W przypadku metali i niemetali reguła oktetu opisuje najbardziej stabilną formę atomu. Tutaj, jeśli liczba najbardziej zewnętrznej powłoki atomu jest całkowicie wypełniona (potrzeba ośmiu elektronów do tego uzupełnienia), ta konfiguracja elektronowa jest stabilna. Innymi słowy, jeśli suborbitale s i p są całkowicie wypełnione i mają konfigurację ns2np6, atom jest stabilny.
Oczywiście atomy gazu szlachetnego mają taką konfigurację elektronową. Dlatego inne elementy muszą albo stracić, zyskać lub podzielić się elektronami, aby przestrzegać zasady oktetu. Maksymalna liczba elektronów, które atom musi stracić, zyskać lub wziąć udział w tej stabilizacji, jest wartościowością tego atomu.
Rozważmy na przykład krzem. Konfiguracja elektronowa krzemu to 1s22s22p63s2 3p2 Najbardziej zewnętrzna powłoka ma n=3 i ma 4 elektrony. Dlatego powinien otrzymać jeszcze cztery elektrony, aby uzupełnić oktet. Ogólnie rzecz biorąc, krzem może dzielić 4 elektrony z innymi pierwiastkami, aby uzupełnić oktet. Zatem wartościowość krzemu wynosi 4.
Dla różnych pierwiastków, wartościowość jest różna. Dzieje się tak, ponieważ elektrony są wypełniane na orbitali zgodnie z poziomami energii tych orbitali. Jednak większość metali przejściowych ma tę samą wartościowość; często jest to 2. Ale niektóre pierwiastki mogą mieć różne wartościowości, ponieważ atom może zostać ustabilizowany w różnych konfiguracjach elektronowych poprzez usunięcie elektronów.
Na przykład w żelazie (Fe) konfiguracja elektronowa to [Ar]3d64s2 Dlatego wartościowość żelazo to 2 (2 elektrony w 4s2). Ale czasami wartościowość żelaza wynosi 3. Dzieje się tak, ponieważ konfiguracja elektronów 3d5 jest bardziej stabilna niż 3d6 W ten sposób usuwa się jeszcze jeden elektron wraz z 4s elektronami ustabilizuje żelazo bardziej.
Co to jest liczba utleniania?
Liczba utlenienia to liczba elektronów, które atom może stracić lub zyskać, aby utworzyć wiązanie z innym atomem. Czasami terminów stopień utlenienia i stopień utlenienia używamy zamiennie, ale występują one niewielkie różnice.
Rysunek 01: Niektóre pierwiastki chemiczne mogą wykazywać różne liczby utlenienia
W większości przypadków termin stopień utlenienia stosuje się do kompleksów koordynacyjnych. W kompleksach koordynacyjnych liczba utlenienia jest ładunkiem centralnego atomu związku koordynacyjnego, jeśli wszystkie wiązania wokół tego atomu były wiązaniami jonowymi. Kompleksy koordynacyjne prawie zawsze składają się z atomów metali przejściowych w centrum kompleksu. Ten atom metalu ma w swoim otoczeniu grupy chemiczne, które nazywamy ligandami. Te ligandy mają samotne pary elektronów, które mogą być współdzielone z atomami metali, tworząc wiązania koordynacyjne.
Po utworzeniu wiązania koordynacyjnego jest podobne do wiązania kowalencyjnego. Dzieje się tak, ponieważ dwa atomy w wiązaniach koordynacyjnych dzielą parę elektronów, podobnie jak wiązanie kowalencyjne. Jednak musimy obliczyć stopień utlenienia centralnego atomu metalu, biorąc pod uwagę wiązania koordynacyjne jako wiązania jonowe.
Jaka jest różnica między wartościowością a liczbą utleniania?
Pojęcia stopień utlenienia i wartościowość są związane z elektronami walencyjnymi atomu. Kluczowa różnica między wartościowością a stopniem utlenienia polega na tym, że wartościowość to maksymalna liczba elektronów, które atom może stracić, zyskać lub podzielić, aby stać się stabilnym, podczas gdy stopień utlenienia to liczba elektronów, które atom może stracić lub zyskać, aby utworzyć wiązanie z innym atomem. Co więcej, terminem wartościowości jest każdy pierwiastek chemiczny, ale terminem stopnia utlenienia używa się głównie w odniesieniu do kompleksów koordynacyjnych.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między wartościowością a stopniem utlenienia.
Podsumowanie – wartościowość a liczba oksydacji
Zarówno stopień utlenienia, jak i wartościowość to terminy związane z elektronami walencyjnymi atomu. Kluczowa różnica między wartościowością a stopniem utlenienia polega na tym, że wartościowość to maksymalna liczba elektronów, które atom może stracić, zyskać lub podzielić, aby stać się stabilnym, podczas gdy stopień utlenienia to liczba elektronów, które atom może stracić lub zyskać, aby utworzyć wiązanie z innym atomem.
