Unterschied zwischen Oxidationszahl und Wertigkeit

Hauptunterschied - Oxidationszahl vs.

Oxidationszahl und -valenz beziehen sich auf die Valenzelektronen eines Atoms. Valenzelektronen sind die Elektronen, die die äußersten Schalen oder Orbitale eines Atoms einnehmen. Da diese Elektronen schwach vom Kern angezogen werden, können sie leicht verloren gehen oder mit anderen Atomen geteilt werden. Dieser Verlust, Gewinn oder die gemeinsame Nutzung von Elektronen bewirkt, dass ein bestimmtes Atom eine Oxidationszahl und -valenz aufweist. Der Hauptunterschied zwischen Oxidationszahl und Wertigkeit ist der Die Oxidationszahl ist die Ladung des Zentralatoms einer Koordinationsverbindung, wenn alle Bindungen um dieses Atom Ionenbindungen waren, während die Valenz die maximale Anzahl von Elektronen ist, die ein Atom verlieren, gewinnen oder teilen kann, um stabil zu werden.

Wichtige Bereiche

1. Was ist die Oxidationszahl?
      - Definition, Berechnung, Darstellung, Beispiele
2. Was ist valenz
      - Definition, Berechnung, Darstellung, Beispiele
3. Was ist der Unterschied zwischen Oxidationszahl und Wertigkeit
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Aufbauprinzip, Koordinationsmittel, Ionenbindungen, Oktettregel, Oxidationszahl, Valenzelektronen, Valenz

Was ist die Oxidationszahl?

Die Oxidationszahl ist die Ladung des Zentralatoms einer Koordinationsverbindung, wenn alle Bindungen um dieses Atom ionische Bindungen waren. Koordinationskomplexe bestehen fast immer aus Übergangsmetallatomen im Zentrum des Komplexes. Dieses Metallatom ist von chemischen Gruppen umgeben, die Liganden genannt werden. Diese Liganden haben einsame Elektronenpaare, die mit Metallatomen geteilt werden können, um Koordinationsbindungen zu bilden. Nach der Bildung der Koordinationsbindung ähnelt sie einer kovalenten Bindung. Dies liegt daran, dass die beiden Atome in den Koordinationsbindungen ein Elektronenpaar gemeinsam haben, genau wie eine kovalente Bindung. Die Oxidationszahl des zentralen Metallatoms wird jedoch unter Berücksichtigung der Koordinationsbindungen als Ionenbindungen berechnet.

Um Koordinationsbindungen zu bilden, sollte das Metallatom leere Orbitale haben. Die meisten Übergangsmetalle bestehen aus leeren d-Orbitalen. Sie können daher als zentrales Metallatom von Koordinationskomplexen fungieren. Die Oxidationszahl des Zentralatoms wird durch römische Zahlen dargestellt. Die römische Zahl gibt die Ladung des Zentralatoms an und ist in Klammern angegeben. Wenn zum Beispiel die Oxidationszahl eines hypothetischen Metallatoms "M" 3 ist, wird die Oxidationszahl mit M (III) angegeben..

Betrachten wir ein Beispiel, um die Oxidationszahl zu ermitteln. Die Struktur eines Koordinationsions ist unten angegeben.

Abbildung 01: trans- [CoCl2 (NH3) 4]+

In dem obigen Koordinationsion beträgt die Gesamtladung +1; Daher sollte die Summe der Ladungen der Liganden und des Zentralatoms +1 sein. Typischerweise sind Chloratome -1 geladen und NH₃ sind neutral.

+1 = (Ladung des Kobaltatoms) + (Ladung von 2 Cl-Atomen) + (Ladung von 4 NH₃)

+1 = (Ladung des Kobaltatoms) + (-1 x 2) + (0 x 4)

Deshalb,

Ladung des Kobaltatoms = (+1) - (-2) + (0)

                                             = (+3)

Daher ist die Oxidationszahl von Cobalt = Co (III)

Was ist valenz

Die Valenz ist die maximale Anzahl von Elektronen, die ein Atom verlieren, gewinnen oder teilen kann, um sich zu stabilisieren. Für Metalle und Nichtmetalle gilt das Oktettregel beschreibt die stabilste Form eines Atoms. Wenn die Anzahl der äußersten Schalen eines Atoms vollständig mit acht Elektronen gefüllt ist, ist diese Konfiguration stabil. Mit anderen Worten, wenn die s- und p-Suborbitale mit ns vollständig gefüllt sind²np⁶, es ist stabil. Edelgasatome haben natürlich diese Elektronenkonfiguration. Daher müssen andere Elemente entweder Elektronen verlieren, gewinnen oder teilen, um der Oktettregel zu gehorchen. Die maximale Anzahl der an diesem Stabilisierungsprozess beteiligten Elektronen wird als Valenz dieses Atoms bezeichnet.

Wenn wir beispielsweise das Siliziumelement betrachten, ist die Elektronenkonfiguration 1s²2s²2p⁶3s²3p². Die äußerste Schale ist n = 3. Die Anzahl der Elektronen in dieser Hülle beträgt 4. Daher sollten 4 weitere Elektronen erhalten werden, um das Oktett zu vervollständigen. Im Allgemeinen kann Silizium 4 Elektronen mit anderen Elementen teilen, um das Oktett zu vervollständigen.

Das Orbitaldiagramm von Silizium,

Eine Umordnung der Elektronen erfolgt vor dem Teilen.

Dann erfolgt das Teilen von Elektronen.

Im obigen Orbitaldiagramm stellen die roten Pfeile die roten Elektronen dar, die von anderen Elementen geteilt werden. Da sich das Siliziumatom zur Stabilisierung 4 Elektronen teilen sollte, beträgt die Wertigkeit von Silizium 4. 

Bei Übergangsmetallelementen beträgt die Wertigkeit jedoch häufig 2. Dies liegt daran, dass die Elektronen entsprechend den Energieniveaus dieser Orbitale in die Orbitale gefüllt werden. Zum Beispiel nach dem Aufbauprinzip, Die Energie von 4s-Orbital ist niedriger als die von 3D-Orbital. Dann werden die Elektronen zuerst in das 4s-Orbital und dann in das 3D-Orbital gefüllt. Da die Valenz für die Elektronen im äußersten Orbital definiert ist, sind die Elektronen im 4s-Orbital die Valenz dieses Atoms. Wenn wir Eisen (Fe) betrachten, ist die Elektronenkonfiguration [Ar] 3d⁶4s². Daher ist die Wertigkeit von Eisen 2 (2 Elektronen in 4 Sekunden)²). Aber manchmal wird die Wertigkeit von Eisen 3. Dies ist, weil das 3D⁵ Elektronenkonfiguration ist stabiler als 3D⁶. Wenn Sie also ein weiteres Elektron zusammen mit 4s-Elektronen entfernen, stabilisieren Sie Eisen mehr.

Unterschied zwischen Oxidationszahl und Wertigkeit

Definition

Oxidationszahl: Die Oxidationszahl ist die Ladung des Zentralatoms einer Koordinationsverbindung, wenn alle Bindungen um dieses Atom herum ionische Bindungen waren.

Wertigkeit: Die Valenz ist die maximale Anzahl von Elektronen, die ein Atom verlieren, gewinnen oder teilen kann, um sich zu stabilisieren.

Anwendung

Oxidationszahl: Oxidationszahl wird für Koordinationskomplexe angewendet.

Wertigkeit: Die Valenz wird für jedes Element verwendet.

Berechnung

Oxidationszahl: Die Oxidationszahl kann unter Berücksichtigung der Liganden und der Gesamtladung des Koordinationskomplexes berechnet werden.

Wertigkeit: Die Valenz kann durch Ermittlung der Elektronenkonfiguration bestimmt werden.

Darstellung

Oxidationszahl: Die Oxidationsnummer wird in römischen Zahlen angegeben, die in Klammern stehen.

Wertigkeit: Die Valenz wird in hindu-arabischen Zahlen angegeben.

Fazit

Obwohl laut Definition von Valency es sich um die maximale Anzahl von Elektronen handelt, die beim Bonden verwendet werden, können Übergangselemente unterschiedliche Wertigkeiten haben. Dies liegt daran, dass Übergangsmetalle durch Entfernen verschiedener Elektronenzahlen stabilisiert werden können. Außerdem können Zentralatome in Koordinationskomplexen je nach den an das Atom gebundenen Liganden unterschiedliche Oxidationszahlen aufweisen.

Verweise:

1. "Oxidationszahlen". Chemed. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 20. Juli 2017. 
2.Helmenstine, Anne Marie. „Was ist Valenz in der Chemie?“, Dachte CoCo. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 20. Juli 2017.