Oxidationszustand vs. Oxidationszahl
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 es abnimmt, dann hat das Atom eine Reduktion erfahren. 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 den oben genannten Methoden kann der Oxidationszustand auch anhand der Lewis-Struktur eines Moleküls berechnet werden. Der Oxidationszustand eines Atoms ergibt sich aus der Differenz zwischen der Zahl der Valenzelektronen des Atoms, wenn das Atom neutral ist, und der Zahl 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 also Kohlenstoff in der Lewis-Struktur sieben Elektronen. Im neutralen Zustand hat Kohlenstoff vier Valenzelektronen. Daher macht der Unterschied zwischen ihnen die Oxidationszahl von Kohlenstoff zu -3.
Oxidationszahl
Oxidationszahl ist eine Eigenschaft des Zentralatoms einer Koordinationsverbindung. Manchmal sind die Ladung und die Oxidationszahl ähnlich, aber manchmal ist sie unterschiedlich. Beispielsweise haben s-Block- und p-Block-Elemente die gleiche Oxidationszahl wie ihre Ladungen. Auch mehratomige Ionen haben die gleiche Oxidationszahl wie die Ladung. Dasselbe Element kann unterschiedliche Oxidationszahlen haben, abhängig von den anderen Atomen, mit denen es verbunden ist. In einem freien Element ist die Oxidationszahl immer Null. Übergangsmetallionen (d-Block), Elemente haben unterschiedliche Oxidationszahlen.
Was ist der Unterschied zwischen Oxidationsstufe und Oxidationszahl?
• Der Begriff Oxidationszahl wird hauptsächlich in der Koordinationschemie verwendet. Er hat eine etwas andere Bedeutung als der Oxidationszustand.
• Die Methode zur Berechnung der Oxidationszahl unterscheidet sich etwas von der Zählung der Oxidationsstufe.
• Bei der Bestimmung des Oxidationszustandes wird die Elektronegativität der Atome in einer Bindung berücksichtigt. Bei der Bestimmung der Oxidationszahl wird die Elektronegativität jedoch nicht berücksichtigt. Alle Elektronen in der Bindung gehören zu Liganden.
• Normalerweise werden Oxidationszahlen mit römischen Zahlen dargestellt, während Oxidationsstufen mit indo-arabischen Zahlen dargestellt werden.
