Η βασική διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου είναι ότι μπορούμε να προσδιορίσουμε τον αριθμό οξείδωσης ενός ατόμου λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό του ηλεκτρονίου που είτε αφαιρείται είτε αποκτάται από αυτό το άτομο, ενώ το φορτίο προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτόνια στο άτομο.
Διαφορετικά στοιχεία στον περιοδικό πίνακα παρουσιάζουν διαφορετικά χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά. Και όταν ενώνονται για να σχηματίσουν μόρια, διαφορετικά στοιχεία ενώνονται με άλλα στοιχεία σε διαφορετικές αναλογίες. Μεταξύ ενός μεγάλου αριθμού παραλλαγών μεταξύ των στοιχείων, οι απλούστερες και σημαντικές παράμετροι είναι το φορτίο και ο αριθμός οξείδωσής τους. Το φορτίο και ο αριθμός οξείδωσης ενός στοιχείου βοηθούν στον προσδιορισμό, σε ποια ομάδα ανήκει αυτό το στοιχείο στον περιοδικό πίνακα. Το πιο σημαντικό, βοηθά στην περιγραφή της ικανότητας του στοιχείου να σχηματίζει άλλα μόρια και ενώσεις συντονισμού, και έτσι βοηθά στον προσδιορισμό των εμπειρικών τύπων τους.
Τι είναι ο αριθμός οξείδωσης;
Ο αριθμός οξείδωσης είναι χαρακτηριστικό του κεντρικού ατόμου μιας ένωσης συντονισμού. Είναι το φορτίο του κεντρικού ατόμου μιας ένωσης συντονισμού όταν όλοι οι δεσμοί γύρω από αυτό το άτομο είναι ιοντικοί δεσμοί. Επομένως, μερικές φορές το φορτίο και ο αριθμός οξείδωσης είναι παρόμοιοι, αλλά μερικές φορές διαφέρουν. Για παράδειγμα, τα απλά στοιχεία μπλοκ s και p έχουν τον ίδιο αριθμό οξείδωσης με το φορτίο τους. Επίσης, τα πολυατομικά ιόντα έχουν τον ίδιο αριθμό οξείδωσης με το φορτίο. Ωστόσο, το ίδιο χημικό στοιχείο μπορεί να έχει διαφορετικούς αριθμούς οξείδωσης, ανάλογα με τα άλλα άτομα γύρω του. Σε ένα ελεύθερο στοιχείο, ο αριθμός οξείδωσης είναι πάντα μηδέν. Επιπλέον, τα ιόντα μετάλλων μετάπτωσης (d block) και τα στοιχεία έχουν διαφορετικούς αριθμούς οξείδωσης.
Εικόνα 01: Προσδιορισμός Αριθμών Οξείδωσης Διαφορετικών Στοιχείων σε Ενώσεις
Όταν εξετάζουμε μια ένωση συντονισμού, το κεντρικό άτομο μετάλλου θα πρέπει πάντα να έχει κενά τροχιακά στα οποία οι συνδέτες δωρίζουν τα μόνα τους ζεύγη ηλεκτρονίων και σχηματίζουν ιοντικούς δεσμούς. Επιπλέον, μπορούμε να υποδηλώσουμε τον αριθμό οξείδωσης του κεντρικού ατόμου μετάλλου με ρωμαϊκούς αριθμούς μέσα σε αγκύλες. Για παράδειγμα, εάν ο αριθμός οξείδωσης του μετάλλου "M" είναι 3, τότε τον γράφουμε ως M(III).
Τι είναι η χρέωση;
Το φορτίο οποιουδήποτε ατόμου είναι μηδέν. Όταν τα άτομα αφαιρούν ή αποκτούν ηλεκτρόνια, αποκτούν ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα υποατομικά σωματίδια ενώ τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα. Τα άτομα αφαιρούν ή αποκτούν ηλεκτρόνια για να γεμίσουν τη στιβάδα σθένους σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας.
Σε ένα άτομο, ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων είναι ίσος. Δεδομένου ότι τα πρωτόνια έχουν θετικό φορτίο και τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο, όταν τα ηλεκτρόνια από το φλοιό σθένους αφαιρούνται, το άτομο σχηματίζει ένα θετικά φορτισμένο ιόν, επειδή τότε ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε αυτό το ιόν.
Προσδιορισμός της χρέωσης
Επιπλέον, όταν ένα άτομο είναι πιο ηλεκτραρνητικό, μπορεί να προσελκύσει ηλεκτρόνια από άλλα άτομα προς τον εαυτό του. Εκεί, κερδίζουν περισσότερα ηλεκτρόνια από τον αριθμό των πρωτονίων που βρίσκεται στον πυρήνα τους. Έτσι, τα άτομα γίνονται αρνητικά ιόντα. Επιπλέον, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δωρίζονται ή είναι αφηρημένοι διαφέρει από άτομο σε άτομο. Μπορούμε να το προβλέψουμε από τη θέση του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα. Συνήθως, τα άτομα της ίδιας ομάδας σχηματίζουν τα ίδια φορτισμένα ιόντα, επειδή έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους.
Εικόνα 02: Δομή ενός ατόμου στον προσδιορισμό του φορτίου
Ο αριθμός της ομάδας δείχνει επίσης τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Επομένως, μπορούμε να προσδιορίσουμε το φορτίο των ιόντων που σχηματίζονται από τα άτομα αυτής της ομάδας. Για παράδειγμα, τα στοιχεία της ομάδας ένα σχηματίζουν μονοσθενή ιόντα με +1 ηλεκτρικό φορτίο. Η ομάδα δύο στοιχείων σχηματίζει δισθενή θετικά φορτισμένα ιόντα. Τα άτομα της ομάδας τρία και της ομάδας τέσσερα σχηματίζουν αναλόγως +3 και +4 φορτισμένα ιόντα. Από την ομάδα πέντε έως την ομάδα επτά, τα άτομα δημιουργούν αρνητικά φορτισμένα ιόντα, επειδή είναι ευκολότερο να γεμίσουν τα ηλεκτρόνια σθένους παίρνοντας απλώς 2 ή 3 ηλεκτρόνια αντί να εκπέμπουν πέντε, έξι ή επτά ηλεκτρόνια. Επομένως, τα στοιχεία της ομάδας πέντε παράγουν -3 φορτισμένα ιόντα, ενώ τα στοιχεία της ομάδας 6 δημιουργούν -2 ιόντα και τα στοιχεία της ομάδας 7 δημιουργούν -1 ιόντα. Εκτός από αυτά τα απλά φορτισμένα ιόντα, υπάρχουν επίσης σύνθετα ιόντα με φορτία όπως NH4+ και CO3 2-κλπ.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου;
Ο αριθμός οξείδωσης και το φορτίο είναι δύο σχετικοί όροι στη χημεία. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες διαφορές μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου. Η βασική διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου είναι ότι μπορούμε να προσδιορίσουμε τον αριθμό οξείδωσης ενός ατόμου λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό του ηλεκτρονίου που είτε αφαιρείται είτε αποκτάται από αυτό το άτομο, ενώ το φορτίο προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτονίων στο άτομο.
Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν αρκετοί αριθμοί οξείδωσης για το ίδιο χημικό στοιχείο ανάλογα με τα άτομα που το περιβάλλουν, ενώ το φορτίο του ατόμου είναι μεταβλητό μόνο ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων στο άτομο. Ως εκ τούτου, αυτή είναι μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου.
Σύνοψη – Αριθμός οξείδωσης έναντι χρέωσης
Το φορτίο και ο αριθμός οξείδωσης είναι δύο σχετικοί όροι. Η βασική διαφορά μεταξύ του αριθμού οξείδωσης και του φορτίου είναι ότι μπορούμε να προσδιορίσουμε τον αριθμό οξείδωσης ενός ατόμου λαμβάνοντας υπόψη τον αριθμό των ηλεκτρονίων που είτε αφαιρούνται είτε αποκτώνται από αυτό το άτομο, ενώ το φορτίο προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων και πρωτονίων στο άτομο.
