Różnica między formalnym ładunkiem a stanem utlenienia

The kluczowa różnica między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia jest to 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, które atom traci lub zyskuje lub dzieli z innym atomem.

Formalny ładunek i stan utlenienia są różnymi terminami, chociaż zwykle zakładamy, że są takie same. Ładunek formalny określa liczbę elektronów, które występują wokół atomu cząsteczki, podczas gdy stan utlenienia określa liczbę elektronów wymienianych między atomami podczas tworzenia cząsteczki.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest opłata formalna 
3. Co to jest stan utlenienia
4. Porównanie obok siebie - ładunek formalny vs stan utlenienia w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest opłata formalna?

Ładunek formalny to ładunek atomu w cząsteczce, którą obliczamy, zakładając, że elektrony w wiązaniach chemicznych są równo podzielone między atomami. Dlatego, określając ładunek formalny, porównujemy liczbę elektronów wokół atomu obojętnego i liczbę elektronów wokół tego atomu, gdy jest on w cząsteczce. W tym określeniu ładunku formalnego musimy przypisać elektrony cząsteczki poszczególnym atomom. Tutaj musimy również wziąć pod uwagę następujące wymagania;

1. Musimy przypisać niezwiązane elektrony do atomu, w którym występują niezwiązane elektrony
2. Musimy równo podzielić elektrony wiążące między wspólne atomy

Zależność matematyczna dla tego obliczenia jest następująca:

Ładunek formalny = (liczba elektronów walencyjnych w atomie neutralnym) - (liczba elektronów z pojedynczą parą) - (elektrony 1/2 * para wiązań)

Ryc. 1: Formalne obciążenia anionów ozonowych i azotanowych

Rozważmy przykład, aby zrozumieć to zjawisko. W przypadku cząsteczki amoniaku istnieją trzy wiązania N-H i jedna para elektronów na atomie azotu. Wtedy kiedy można obliczyć następujące;

Opłata formalna N = 5 - 2 - 1/2 * 6 = 0

Formalny ładunek H = 1 - 0 - 1/2 * 2 = 0

Co to jest stan utlenienia?

Stan utlenienia to liczba elektronów, które dany atom może stracić, zyskać lub podzielić z innym atomem. Termin ten stosuje się do dowolnego pierwiastka chemicznego w cząsteczkach (termin liczba utleniania jest stosowany głównie do centralnych atomów metali kompleksów koordynacyjnych, chociaż używamy tych terminów zamiennie). Stan utlenienia faktycznie określa stopień utlenienia atomu w związku. Zawsze powinniśmy 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.

Rycina 02: Stany utlenienia atomów w różnych cząsteczkach

Wskazówki dotyczące określania stanu utlenienia:

1. Stan utlenienia pojedynczego elementu wynosi zero (dotyczy to również cząsteczek wykonanych z jednego elementu).
2. Całkowity ładunek cząsteczki lub jonu jest sumą ładunków każdego atomu.
3. Stopień utlenienia metali alkalicznych wynosi zawsze +1, a dla metali ziem alkalicznych +2.
4. Tymczasem stan utlenienia fluoru wynosi zawsze -1.
5. Ponadto stopień utlenienia wodoru wynosi zwykle +1. Ale czasami wynosi -1 (w przypadku związania z metalami alkalicznymi lub metalami ziem alkalicznych).
6. Ponadto ogólnie stopień utlenienia tlenu wynosi -2 (ale w nadtlenkach i nadtlenkach może się różnić).
7. 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 równoległe reakcje zachodzą równolegle. Jedna to reakcja utleniania, a druga to reakcja redukcji. Reakcja utleniania obejmuje wzrost stanu utlenienia atomu, podczas gdy reakcja redukcji obejmuje zmniejszenie stanu utlenienia atomu.

Jaka jest różnica między ładunkiem formalnym a stanem utleniania?

Kluczową różnicą między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia jest to, 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 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 - ładunek formalny vs utlenianie

Formalny ładunek i stan utlenienia są różnymi terminami, chociaż niektórzy zakładają, że są takie same. Kluczową różnicą między ładunkiem formalnym a stanem utlenienia jest to, 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 dzieli się z innym atomem.

Odniesienie:

1. „2.3: Formalne opłaty”. Chemia LibreTexts, Libretexts, 25 lipca 2019 r., Dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Zasada formalna V.1” Autor: Jü - Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia
2. „Przydziały stanu utlenienia” SARANPHONG YIMKLAN - Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia