Valenz vs. Oxidationszustand
Obwohl die Wertigkeit und der Oxidationszustand einiger Atome und Gruppen in einigen Fällen ähnlich sind, ist es wichtig, die Unterschiede in diesen Begriffen zu kennen.
Wertigkeit
Nach der IUPAC-Definition ist Valenz die „“maximale Anzahl einwertiger Atome, die sich mit dem Atom verbinden können.“Das bedeutet, dass die Wertigkeit durch die Anzahl der Bindungen gegeben ist, die von einem Atom gebildet werden können. Die Anzahl der Valenzelektronen, die ein Atom hat, bestimmt die Wertigkeit dieses Atoms. Valenzelektronen sind die Elektronen in einem Atom, die an der Bildung chemischer Bindungen beteiligt sind. Wenn sich chemische Bindungen bilden, kann jedes Atom Elektronen gewinnen, Elektronen abgeben oder Elektronen teilen. Die Fähigkeit, zu spenden, zu gewinnen oder zu teilen, hängt von der Anzahl der Valenzelektronen ab, die sie haben. Wenn zum Beispiel ein H2-Molekül ein Wasserstoffatom bildet, gibt es ein Elektron an die kovalente Bindung. Zwei Atome teilen sich also zwei Elektronen. Die Wertigkeit eines Wasserstoffatoms ist also eins. Einwertige Atome oder Gruppen wie Wasserstoff und Hydroxyl haben eine Wertigkeit von eins, während zweiwertige Atome oder Gruppen eine Wertigkeit von zwei haben usw.
Oxidationszustand
Nach der IUPAC-Definition ist die Oxidationsstufe „ein Maß für den Oxidationsgrad eines Atoms in einer Substanz. Sie ist definiert als die Ladung, die ein Atom haben könnte.“Der Oxidationszustand ist ein ganzzahliger Wert und kann entweder positiv, negativ oder null sein. Der Oxidationszustand eines Atoms ändert sich bei einer chemischen Reaktion. Wenn die Oxidationsstufe zunimmt, wird das Atom als oxidiert bezeichnet, und wenn sie abnimmt, wurde das Atom reduziert. Bei der Oxidations- und Reduktionsreaktion werden Elektronen übertragen. Bei reinen Elementen ist die Oxidationsstufe Null. Es gibt nur wenige Regeln, mit denen wir den Oxidationszustand eines Atoms in einem Molekül bestimmen können.
• Reine Elemente haben eine Oxidationsstufe von Null.
• Bei einatomigen Ionen ist die Oxidationsstufe gleich ihrer Ladung.
• In einem mehratomigen Ion ist die Ladung gleich der Summe der Oxidationsstufen aller Atome. Die Oxidationsstufe eines unbekannten Atoms kann also gefunden werden, wenn die Oxidationsstufe anderer Atome bekannt ist.
• Bei einem neutralen Molekül ist die Summe aller Oxidationsstufen der Atome Null.
Abgesehen von der obigen Methode kann der Oxidationszustand auch anhand der Lewis-Struktur eines Moleküls berechnet werden. Der Oxidationszustand eines Atoms ergibt sich aus der Differenz zwischen der Anzahl der Valenzelektronen, die ein Atom hat, wenn das Atom neutral ist, und der Anzahl der Elektronen, die zu dem Atom in der Lewis-Struktur gehören. Beispielsweise hat der Methylkohlenstoff in der Essigsäure eine Oxidationsstufe von -3. In der Lewis-Struktur ist Kohlenstoff an drei Wasserstoffatome gebunden. Da der Kohlenstoff elektronegativer ist, gehören die sechs Elektronen in den Bindungen zum Kohlenstoff. Kohlenstoff geht die andere Bindung mit einem anderen Kohlenstoff ein; Daher teilen sie die beiden Bindungselektronen gleichmäßig auf. Insgesamt hat Kohlenstoff in der Lewis-Struktur also sieben Elektronen. Im neutralen Zustand hat Kohlenstoff 4 Valenzelektronen. Der Unterschied zwischen ihnen macht also die Oxidationszahl von Kohlenstoff zu -3.
Was ist der Unterschied zwischen Wertigkeit und Oxidationszustand?
• Die Wertigkeit ergibt sich aus der Anzahl der Bindungen, die eine Art eingehen kann.
• Der Oxidationszustand ist die Ladung, die ein Atom oder eine Gruppe haben kann.
