Η βασική διαφορά μεταξύ τυπικού φορτίου και κατάστασης οξείδωσης είναι ότι το τυπικό φορτίο είναι το φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο που υπολογίζουμε υποθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια στους χημικούς δεσμούς μοιράζονται εξίσου μεταξύ των ατόμων ενώ η κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός ηλεκτρονίων ενός ατόμου χάνει ή κερδίζει ή μοιράζεται με άλλο άτομο.
Τυπικό φορτίο και κατάσταση οξείδωσης είναι διαφορετικοί όροι αν και συνήθως υποθέτουμε ότι είναι ίδιοι. Το επίσημο φορτίο καθορίζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εμφανίζονται γύρω από ένα άτομο ενός μορίου, ενώ η κατάσταση οξείδωσης καθορίζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που ανταλλάσσονται μεταξύ των ατόμων κατά το σχηματισμό ενός μορίου.
Τι είναι η επίσημη χρέωση;
Το τυπικό φορτίο είναι το φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο που υπολογίζουμε υποθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια στους χημικούς δεσμούς μοιράζονται εξίσου μεταξύ των ατόμων. Επομένως, όταν προσδιορίζουμε το τυπικό φορτίο, συγκρίνουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων γύρω από ένα ουδέτερο άτομο και τον αριθμό των ηλεκτρονίων γύρω από αυτό το άτομο όταν βρίσκεται σε ένα μόριο. Σε αυτόν τον προσδιορισμό του τυπικού φορτίου, πρέπει να αντιστοιχίσουμε τα ηλεκτρόνια του μορίου σε μεμονωμένα άτομα. Εδώ, πρέπει να λάβουμε υπόψη και τις ακόλουθες απαιτήσεις:
- Πρέπει να αντιστοιχίσουμε μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια στο άτομο στο οποίο εμφανίζονται τα μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια
- Πρέπει να διαιρέσουμε τα συνδετικά ηλεκτρόνια εξίσου μεταξύ των κοινών ατόμων
Η μαθηματική σχέση για αυτόν τον υπολογισμό είναι η εξής:
Τυπικό φορτίο=(αριθμός ηλεκτρονίων σθένους σε ουδέτερο άτομο)- (αριθμός ηλεκτρονίων μεμονωμένου ζεύγους) – ({1/2}ηλεκτρόνια ζεύγους δεσμών)
Εικόνα 1: Επίσημες χρεώσεις για το όζον και τα νιτρικά ανιόντα
Ας εξετάσουμε ένα παράδειγμα για να κατανοήσουμε αυτό το φαινόμενο. Για το μόριο αμμωνίας, υπάρχουν τρεις δεσμοί N-H και ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων στο άτομο αζώτου. Τότε πότε μπορεί να υπολογίσει τα ακόλουθα;
Τυπική χρέωση N=5 – 2 – {1/2}6=0
Τυπική χρέωση H=1 – 0 – {1/2}2=0
Τι είναι η κατάσταση οξείδωσης;
Κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που ένα συγκεκριμένο άτομο μπορεί να χάσει, να αποκτήσει ή να μοιραστεί με ένα άλλο άτομο. Αυτός ο όρος εφαρμόζεται σε οποιοδήποτε χημικό στοιχείο σε μόρια (ο όρος αριθμός οξείδωσης εφαρμόζεται κυρίως σε κεντρικά μεταλλικά άτομα συμπλεγμάτων συντονισμού, αν και χρησιμοποιούμε αυτούς τους όρους εναλλακτικά). Η κατάσταση οξείδωσης δίνει στην πραγματικότητα τον βαθμό οξείδωσης ενός ατόμου σε μια ένωση. Θα πρέπει πάντα να δίνουμε την κατάσταση οξείδωσης ως ακέραιο αριθμό και αναπαρίσταται σε ινδουο-αραβικούς αριθμούς, συμπεριλαμβανομένου του φορτίου του ατόμου. Για παράδειγμα, η κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου στο FeO είναι +2.
Εικόνα 02: Καταστάσεις οξείδωσης των ατόμων σε διαφορετικά μόρια
Συμβουλές για τον προσδιορισμό της κατάστασης οξείδωσης:
- Η κατάσταση οξείδωσης ενός μεμονωμένου στοιχείου είναι μηδέν (αυτό περιλαμβάνει και τα μόρια που αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο).
- Το συνολικό φορτίο ενός μορίου ή ιόντος είναι το άθροισμα των φορτίων κάθε ατόμου.
- Η κατάσταση οξείδωσης των μετάλλων αλκαλίων είναι πάντα +1 και για τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι +2.
- Εν τω μεταξύ, η κατάσταση οξείδωσης του φθορίου είναι πάντα -1.
- Επιπλέον, η κατάσταση οξείδωσης του υδρογόνου είναι συνήθως +1. Αλλά μερικές φορές είναι -1 (όταν συνδέεται με μέταλλα αλκαλίων ή αλκαλικών γαιών.)
- Επίσης, γενικά, η κατάσταση οξείδωσης του οξυγόνου είναι -2 (αλλά στα υπεροξείδια και τα υπεροξείδια μπορεί να ποικίλλει).
- Το πιο ηλεκτραρνητικό άτομο σε ένα μόριο παίρνει το αρνητικό φορτίο και το άλλο παίρνει το θετικό.
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 ημι-αντιδράσεις συμβαίνουν ταυτόχρονα. 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 κατάστασης οξείδωσης ενός ατόμου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της επίσημης φόρτισης και της κατάστασης οξείδωσης;
Η βασική διαφορά μεταξύ τυπικού φορτίου και κατάστασης οξείδωσης είναι ότι το τυπικό φορτίο είναι το φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο που υπολογίζουμε υποθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια στους χημικούς δεσμούς μοιράζονται εξίσου μεταξύ των ατόμων ενώ η κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων ένα άτομο χάνει ή κερδίζει ή μοιράζεται με ένα άλλο άτομο. Για παράδειγμα, το τυπικό φορτίο του ατόμου αζώτου στο μόριο αμμωνίας είναι 0, ενώ η κατάσταση οξείδωσης είναι +3.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ τυπικής φόρτισης και κατάστασης οξείδωσης.
Σύνοψη – Επίσημη χρέωση έναντι οξείδωσης
Τυπικό φορτίο και κατάσταση οξείδωσης είναι διαφορετικοί όροι αν και μερικοί άνθρωποι υποθέτουν ότι είναι ίδιοι. Η βασική διαφορά μεταξύ τυπικού φορτίου και κατάστασης οξείδωσης είναι ότι το τυπικό φορτίο είναι το φορτίο ενός ατόμου σε ένα μόριο που υπολογίζουμε υποθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια στους χημικούς δεσμούς μοιράζονται εξίσου μεταξύ των ατόμων ενώ η κατάσταση οξείδωσης είναι ο αριθμός ηλεκτρονίων που χάνει ή κερδίζει ένα άτομο ή μοιράζεται με άλλο άτομο.
