Stan utleniania a liczba utleniania
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.
Inne niż powyższe metody, 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. W sumie więc w strukturze Lewisa węgiel ma siedem elektronów. Gdy węgiel jest w stanie neutralnym, ma cztery elektrony walencyjne. Dlatego różnica między nimi powoduje, że stopień utlenienia węgla wynosi -3.
Numer utleniania
Liczba utlenienia jest charakterystyczna dla centralnego atomu związku koordynacyjnego. Czasami ładunek i stopień utlenienia są podobne, ale czasami jest różne. Na przykład elementy bloku s i bloku p mają taki sam stopień utlenienia jak ich ładunki. Również jony wieloatomowe mają taki sam stopień utlenienia jak ładunek. Ten sam pierwiastek może mieć różne stopnie utlenienia, w zależności od innych atomów, z którymi jest połączony. W wolnym elemencie stopień utlenienia jest zawsze równy zero. Jony metali przejściowych (blok d), pierwiastki mają różne stopnie utlenienia.
Jaka jest różnica między stanem utleniania a liczbą utleniania?
• Termin stopień utlenienia jest używany głównie w chemii koordynacyjnej. Ma nieco inne znaczenie niż stan utlenienia.
• Metoda obliczania stopnia utlenienia różni się nieco od sposobu obliczania stopnia utlenienia.
• Gdy określany jest stopień utlenienia, brana jest pod uwagę elektroujemność atomów w wiązaniu. Ale przy określaniu stopnia utlenienia nie bierze się pod uwagę elektroujemności. Wszystkie elektrony w wiązaniu należą do ligandów.
• Zazwyczaj stopnie utlenienia są przedstawiane za pomocą cyfr rzymskich, podczas gdy stopnie utlenienia są przedstawiane za pomocą cyfr indoarabskich.
