Walencja a stan utleniania
Chociaż wartościowość i stopień utlenienia niektórych atomów i grup są w niektórych przypadkach podobne, ważne jest, aby znać różnice w tych terminach.
Walencja
Zgodnie z definicją IUPAC wartościowość to „”maksymalna liczba jednowartościowych atomów, które mogą łączyć się z atomem”. Oznacza to, że wartościowość jest określona przez liczbę wiązań, które może utworzyć atom. Liczba elektronów walencyjnych, które posiada atom, określa wartościowość tego atomu. Elektrony walencyjne to elektrony w atomie, które uczestniczą w tworzeniu wiązania chemicznego. Kiedy tworzą się wiązania chemiczne, każdy atom może zdobywać elektrony, oddawać elektrony lub dzielić się elektronami. Zdolność do oddawania, zdobywania lub udostępniania zależy od liczby posiadanych elektronów walencyjnych. Na przykład, gdy cząsteczka H2 tworzy jeden atom wodoru, przekazuje jeden elektron do wiązania kowalencyjnego. Zatem dwa atomy dzielą dwa elektrony. Więc wartościowość atomu wodoru wynosi jeden. Jednowartościowe atomy lub grupy, takie jak wodór i hydroksyl, mają wartościowość wynoszącą jeden, podczas gdy dwuwartościowe atomy lub grupy mają wartościowość równą dwóm itd.
Stan utleniania
Zgodnie z definicją IUPAC, stopień utlenienia jest „miarą stopnia utlenienia atomu w substancji. Definiuje się go jako ładunek, jaki można sobie wyobrazić, aby mieć atom.” Stan utlenienia jest wartością całkowitą i może być dodatnia, ujemna lub zerowa. Stan utlenienia atomu ulega zmianie pod wpływem reakcji chemicznej. Jeśli stopień utlenienia wzrasta, mówi się, że atom jest utleniony, a jeśli maleje, to atom uległ redukcji. W reakcji utleniania i redukcji elektrony przenoszą się. W czystych pierwiastkach stopień utlenienia wynosi zero. Istnieje kilka reguł, których możemy użyć do określenia stopnia utlenienia atomu w cząsteczce.
• Czyste pierwiastki mają zerowy stan utlenienia.
• W przypadku jonów jednoatomowych stan utlenienia jest taki sam jak ich ładunek.
• W jonie wieloatomowym ładunek jest równy sumie stopni utlenienia wszystkich atomów. Tak więc stan utlenienia nieznanego atomu można znaleźć, jeśli znany jest stan utlenienia innych atomów.
• Dla cząsteczki obojętnej suma wszystkich stanów utlenienia atomów wynosi zero.
Inaczej niż powyższa metoda, stopień utlenienia można również obliczyć przy użyciu struktury Lewisa cząsteczki. Stan utlenienia atomu jest określony przez różnicę między liczbą elektronów walencyjnych atomu, jeśli atom jest obojętny, a liczbą elektronów należy do atomu w strukturze Lewisa. Na przykład węgiel metylowy w kwasie octowym ma stopień utlenienia -3. W strukturze Lewisa węgiel jest związany z trzema atomami wodoru. Ponieważ węgiel jest bardziej elektroujemny, sześć elektronów w wiązaniach należy do węgla. Węgiel sprawia, że drugi wiąże się z innym węglem; w związku z tym rozdzielają równo dwa elektrony wiążące. Więc wszystko razem w strukturze Lewisa węgiel ma siedem elektronów. Gdy węgiel jest w stanie neutralnym, ma 4 elektrony walencyjne. Więc różnica między nimi sprawia, że stopień utlenienia węgla wynosi -3.
Jaka jest różnica między stanem wartościowości a stanem utleniania?
• Wartościowość jest określana przez liczbę wiązań, które gatunek może utworzyć.
• Stan utlenienia to ładunek, jaki może mieć atom lub grupa.
