Διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και της κατάστασης οξείδωσης

Κύρια διαφορά – Αριθμός οξείδωσης έναντι κατάστασης οξείδωσης

Ο αριθμός οξείδωσης και η κατάσταση οξείδωσης συχνά θεωρούνται ίδια. Αυτό συμβαίνει επειδή η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να είναι ίση με τον αριθμό οξείδωσης ενός συγκεκριμένου ατόμου ανάλογα με τον τύπο της ένωσης στην οποία βρίσκεται. Ωστόσο, υπάρχει μια μικρή διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και της κατάστασης οξείδωσης. Η κύρια διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και της κατάστασης οξείδωσης είναι ότι ο αριθμός οξείδωσης είναι το φορτίο του κεντρικού ατόμου ενός συμπλέγματος συντονισμού αν όλοι οι δεσμοί γύρω του ήταν ιοντικοί δεσμοί ενώ κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ένα συγκεκριμένο άτομο μπορεί να χάσει, να αποκτήσει ή να μοιραστεί με ένα άλλο άτομο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι ο Αριθμός Οξείδωσης
      – Ορισμός, Κανόνες, Παραδείγματα
2. Τι είναι η κατάσταση οξείδωσης
      – Ορισμός, Κανόνες, Παραδείγματα
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και της κατάστασης οξείδωσης
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Αραβικοί αριθμοί, Bidentate, Coordination Bonds, Coordination Complex, Coordination Number, Ionic Bonds, Ligands, Monodentate, Oxidation Number, Oxidation Bonds, Roman Numbers

Τι είναι ο Αριθμός Οξείδωσης

Ο αριθμός οξείδωσης μπορεί να οριστεί ως το φορτίο του κεντρικού ατόμου ενός συμπλέγματος συντονισμού εάν όλοι οι δεσμοί γύρω από αυτό ήταν ιοντικοί δεσμοί. Ένα σύμπλοκο συντονισμού είναι μια χημική δομή που αποτελείται από ένα κεντρικό άτομο μετάλλου που είναι συνδεδεμένο με πολλούς συνδέτες. Αυτά ονομάζονται επίσης σύμπλοκα μετάλλων λόγω της παρουσίας ενός κεντρικού ατόμου μετάλλου. Αυτό το κεντρικό άτομο μετάλλου ονομάζεται κέντρο συντονισμού.Ligands είναι χημικές ομάδες που συνδέονται με το άτομο μετάλλου μέσω δεσμών συντονισμού (ομοιοπολικοί δεσμοί συντονισμού). Μια ένωση συντονισμού περιέχει πολλά σύμπλοκα συντονισμού.

Τις περισσότερες φορές, το κεντρικό άτομο μετάλλου είναι ένα μέταλλο μετάβασης (στοιχείο d-block). Ο δεσμός συντονισμού σχηματίζεται όταν ένα είδος πλούσιο σε ηλεκτρόνια δωρίζει τα ζεύγη ηλεκτρονίων του (ένα ή δύο ζεύγη) στο κεντρικό άτομο. Αυτοί οι δότες ονομάζονται συνδέτες. Ένας συνδέτης μπορεί να είναι είτε ένα ουδέτερο μόριο είτε ένα αρνητικό φορτισμένο ιόν. Αυτός ο δεσμός συντονισμού είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός επειδή σχηματίζεται λόγω της κοινής χρήσης ηλεκτρονίων μεταξύ δύο ατόμων. Ο αριθμός των ατόμων δότη που συνδέονται με το κεντρικό άτομο ονομάζεται αριθμός συντονισμού .

Μπορεί να υπάρχουν μονόοδοντοι ή δίδυμοι συνδέτες. Ένας μονοοδοντωτός συνδέτης συνδέεται με το κεντρικό άτομο μέσω ενός απλού δεσμού συντονισμού ενώ ένας διοδοντωτός συνδέτης συνδέεται μέσω δύο δεσμών συντονισμού. Ο αριθμός συντονισμού καθορίζει τη γεωμετρία ενός συμπλέγματος συντονισμού. Ωστόσο, ο αριθμός συντονισμού δεν είναι ο αριθμός οξείδωσης του κεντρικού ατόμου. Αλλά μερικές φορές, ο αριθμός συντονισμού μπορεί να ισούται με τον αριθμό οξείδωσης.

Εικόνα 01:Ένα σύμπλεγμα συντονισμού κοβαλτίου

Η παραπάνω εικόνα δείχνει το [Co (NH₃ )₆ ] σύμπλοκο Cl3. Ο αριθμός συντονισμού του κοβαλτίου είναι 6 επειδή υπάρχουν έξι συνδέτες αμμωνίας συνδεδεμένοι με άτομο κοβαλτίου. Αλλά ο αριθμός οξείδωσης του κοβαλτίου είναι τρεις, επειδή ο αριθμός οξείδωσης είναι το φορτίο του κεντρικού ατόμου ενός συμπλόκου συντονισμού εάν αφαιρεθούν όλοι οι συνδέτες γύρω από αυτό. Καθώς τα τρία άτομα Cl προκαλούν φορτίο -3 και τα μόρια αμμωνίας είναι ουδέτερα φορτισμένα, το άτομο κοβαλτίου θα πρέπει να είναι +3 φορτισμένο προκειμένου να εξουδετερωθεί το φορτίο που προέρχεται από τα άτομα Cl. Επομένως, ο αριθμός οξείδωσης του Κοβαλτίου γράφεται ως Co (III).

Τι είναι η κατάσταση οξείδωσης

Η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να οριστεί ως ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ένα συγκεκριμένο άτομο μπορεί να χάσει, να αποκτήσει ή να μοιραστεί με ένα άλλο άτομο. Αυτός ο όρος δεν περιορίζεται μόνο σε συμπλέγματα συντονισμού. Η κατάσταση οξείδωσης δίνει στην πραγματικότητα τον βαθμό οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ένωση. Η κατάσταση οξείδωσης δίνεται πάντα ως ακέραιος αριθμός και αναπαρίσταται σε ινδουο-αραβικούς αριθμούς, συμπεριλαμβανομένου του φορτίου του ατόμου.

Κανόνες για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης

Η κατάσταση οξείδωσης ενός ατόμου δίνεται σύμφωνα με επτά κανόνες.

Κανόνας 1

Ένα μεμονωμένο στοιχείο και οι ενώσεις που αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο έχουν μηδενική κατάσταση οξείδωσης ανά άτομο.

Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του αζώτου (N) στην ένωση N₂ είναι μηδέν.

Κανόνας 2

Το συνολικό φορτίο μιας ένωσης είναι το άθροισμα των χρεώσεων κάθε στοιχείου.

Για παράδειγμα, σε ένα ουδέτερο είδος όπως το NaCl, το συνολικό φορτίο είναι μηδέν. Επομένως, η κατάσταση οξείδωσης κάθε στοιχείου πρέπει να δίνεται ως Na (+1) και Cl (-1).

Σε ιοντικά είδη, όπως το NH₄ , το άθροισμα των καταστάσεων οξείδωσης των ατόμων Ν και Η πρέπει να είναι ίσο με το συνολικό φορτίο.

(N + 4H) =(-3) + (1 x 4) =+1

Κανόνας 3

Η κατάσταση οξείδωσης για τα μέταλλα της ομάδας 1 (1Α) είναι πάντα +1 και για τα μέταλλα της ομάδας 2 (2Α), είναι πάντα +2.

Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του λιθίου (Li) θα ήταν πάντα +1 και η κατάσταση οξείδωσης του μαγνησίου (Mg) θα ήταν πάντα +2.

Κανόνας 4

Η κατάσταση οξείδωσης του Φθορίου (F) είναι πάντα -1.

Θυμηθείτε την κατάσταση οξείδωσης του Φθορίου στο F₂ είναι μηδέν σύμφωνα με τον πρώτο κανόνα.

Κανόνας 5

Στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο σε σύγκριση με άλλα άτομα που είναι συνδεδεμένα με αυτό, δίνεται το αρνητικό φορτίο.

Για παράδειγμα, το φθόριο είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το υδρογόνο. Επομένως, στο HF, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι -1. Αλλά συνήθως η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι +1.

Κανόνας 6

Η κατάσταση οξυγόνου του Υδρογόνου (Η) είναι συνήθως +1.

Το άτομο υδρογόνου χάνει εύκολα ένα ηλεκτρόνιο, σχηματίζοντας το κατιόν του. Όταν όμως το Υδρογόνο είναι σε συνδυασμό με μια ομάδα 1Α ή ένα μέταλλο 2Α, τότε η κατάσταση οξείδωσης του Υδρογόνου είναι -1. Για παράδειγμα, NaH.

Κανόνας 7

Η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι συνήθως -2.

Το οξυγόνο είναι πιο ηλεκτραρνητικό και προσελκύει ηλεκτρόνια. Ως εκ τούτου, σχηματίζει εύκολα -2 κατάσταση οξείδωσης. Αλλά στα υπεροξείδια, ο αριθμός οξείδωσης είναι -1, καθώς δύο άτομα οξυγόνου συνδέονται σε έναν απλό δεσμό εκεί.

Η κατάσταση οξείδωσης είναι πολύ χρήσιμη για τον προσδιορισμό των προϊόντων σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ ατόμων. Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, δύο μισές αντιδράσεις συμβαίνουν παράλληλα. Το ένα είναι η αντίδραση οξείδωσης και το άλλο είναι η αντίδραση αναγωγής. Η αντίδραση οξείδωσης περιλαμβάνει την αύξηση της κατάστασης οξείδωσης ενός ατόμου ενώ η αντίδραση αναγωγής περιλαμβάνει τη μείωση της οξείδωσης ενός ατόμου.

Εικόνα 02:Αντίδραση οξειδοαναγωγής μεταξύ Mg και H2

Στην παραπάνω αντίδραση, το Mg είναι ένα μεμονωμένο στοιχείο που έχει μηδενική (0) κατάσταση οξείδωσης. Αλλά μετά την αντίδραση με H_2, έχει σχηματίσει MgCl₂ και η κατάσταση οξείδωσης του Mg είναι +2. Η κατάσταση οξείδωσης του Mg αυξάνεται εδώ. Επομένως, είναι η μισή αντίδραση οξείδωσης σε αυτή την αντίδραση οξειδοαναγωγής. Η κατάσταση οξείδωσης του Η σε HCl είναι +1. Αλλά το προϊόν H₂ βρίσκεται σε μηδενική (0) κατάσταση οξείδωσης. Η κατάσταση οξείδωσης έχει μειωθεί. Επομένως, είναι η μισή αντίδραση μείωσης σε αυτήν την αντίδραση οξειδοαναγωγής.

Διαφορά μεταξύ αριθμού οξείδωσης και κατάστασης οξείδωσης

Ορισμός

Αριθμός οξείδωσης: Ο αριθμός οξείδωσης μπορεί να οριστεί ως το φορτίο του κεντρικού ατόμου ενός συμπλέγματος συντονισμού εάν όλοι οι δεσμοί γύρω από αυτό ήταν ιοντικοί δεσμοί.

Κατάσταση οξείδωσης: Η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να οριστεί ως ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ένα συγκεκριμένο άτομο μπορεί να χάσει, να αποκτήσει ή να μοιραστεί με ένα άλλο άτομο.

Εφαρμογή

Αριθμός οξείδωσης: Ο αριθμός οξείδωσης εφαρμόζεται για σύμπλοκα συντονισμού.

Κατάσταση οξείδωσης: Η κατάσταση οξείδωσης μπορεί να εφαρμοστεί για οποιοδήποτε στοιχείο ή μια ένωση.

Αναπαράσταση του αριθμού

Αριθμός οξείδωσης:  Οι ρωμαϊκοί αριθμοί χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν τον αριθμό οξείδωσης.

Κατάσταση οξείδωσης: Οι ινδουο-αραβικοί αριθμοί χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν την κατάσταση οξείδωσης.

Εκπροσώπηση της χρέωσης

Αριθμός οξείδωσης: Ο αριθμός οξείδωσης δεν δίνει λεπτομέρειες σχετικά με το φορτίο του κεντρικού ατόμου.

Κατάσταση οξείδωσης: Η κατάσταση οξείδωσης δίνεται με το φορτίο με αρνητικό (-) ή θετικό (+) σύμβολο.

Συμπέρασμα

Για ένα κανονικό στοιχείο ή μια ένωση (αντί για σύμπλοκα συντονισμού), η κατάσταση οξείδωσης και ο αριθμός οξείδωσης είναι τα ίδια. Αλλά όταν εξετάζουμε όλες τις ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των ενώσεων συντονισμού, υπάρχει μια μικρή διαφορά. Η κύρια διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και της κατάστασης οξείδωσης είναι ότι ο αριθμός οξείδωσης είναι το φορτίο του κεντρικού ατόμου ενός συμπλέγματος συντονισμού εάν όλοι οι δεσμοί γύρω του ήταν ιοντικοί δεσμοί, ενώ η κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ένα συγκεκριμένο άτομο μπορεί να χάσει, να κερδίσει ή κοινή χρήση με άλλο άτομο.