氧化数和价态之间的差异

主要区别 - 氧化数与化合价

氧化数和价态与原子的价电子有关。价电子是占据原子最外层或轨道的电子。由于这些电子被原子核弱吸引，它们很容易丢失或与其他原子共享。电子的这种损失、获得或共享导致特定原子具有氧化数和价态。氧化数和化合价之间的主要区别是 如果该原子周围的所有键都是离子键，则氧化数是配位化合物中心原子的电荷，而价数是原子为了变得稳定而可以失去、获得或共享的最大电子数。

涵盖的关键领域

1.什么是氧化数 – 定义、计算、表示、示例 2.什么是价 – 定义、计算、表示、示例 3.氧化数和化合价有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：Aufbau 原理、配位化合物、离子键、八位位组规则、氧化数、价电子、价

什么是氧化数

如果该原子周围的所有键都是离子键，则氧化数是配位化合物中心原子的电荷。配位配合物几乎总是由配合物中心的过渡金属原子组成。该金属原子被称为配体的化学基团包围。这些配体具有可与金属原子共享以形成配位键的孤电子对。配位键形成后，类似于共价键。这是因为配位键中的两个原子共享一对电子，就像共价键一样。然而，计算中心金属原子的氧化数时将配位键视为离子键。

为了形成配位键，金属原子应该有空轨道。大多数过渡金属由空的 d 轨道组成。因此，它们可以作为配位配合物的中心金属原子。中心原子的氧化数用罗马数字表示。罗马数字给出了中心原子的电荷，它包含在括号中。例如，如果假设金属原子“M”的氧化数为 3，则氧化数表示为 M(III)。

让我们考虑一个寻找氧化数的例子。配位离子的结构如下。

图 01：反式-[CoCl2(NH3)4]+

在上述配位离子中，总电荷为+1；因此，配体和中心原子的电荷总和应等于 +1。通常，氯原子带 -1 个电荷，NH₃ 是中立的。

+1 =（钴原子的电荷）+（2 个 Cl 原子的电荷）+（4 个 NH 的电荷）₃)

+1 = (钴原子的电荷) + (-1 x 2) + (0 x 4)

所以，

钴原子电荷 = (+1) – {(-2) + (0)}

= (+3)

因此钴的氧化数 = Co(III)

什么是价

化合价是原子可以失去、获得或共享以变得稳定的最大电子数。对于金属和非金属， 八位字节规则 描述原子的最稳定形式。它说，如果原子最外层的数量完全被八个电子充满，则该配置是稳定的。换句话说，如果 s 和 p 子轨道完全充满，有 ns²NP⁶，是稳定的。自然地，惰性气体原子具有这种电子构型。因此，其他元素需要失去、获得或共享电子才能遵守八位组规则。参与这个稳定过程的最大电子数称为该原子的化合价。

例如，如果我们考虑硅元素，则电子配置为 1s²2s²2p⁶3s²3p².最外层的壳是n=3。该壳层中的电子数为 4。因此它应该获得 4 个以上的电子来完成八位字节。通常，硅可以与其他元素共享 4 个电子来完成八位字节。

硅的轨道图，

在共享之前发生电子的重排。

然后发生电子共享。

在上面的轨道图中，红色的半箭头代表其他元素共享的电子。由于硅原子应该共享 4 个电子才能稳定，因此硅的化合价为 4。

但对于过渡金属元素，价数通常为 2。这是因为电子根据轨道的能级填充到轨道中。例如，根据 Aufbau原则，4s轨道的能量低于3d轨道的能量。然后，电子首先填充到 4s 轨道，然后填充到 3d 轨道。由于价态是为最外层轨道中的电子定义的，因此 4s 轨道中的电子是该原子的价态。如果我们考虑铁 (Fe)，则电子构型为 [Ar]3d⁶4s².因此铁的化合价为 2（4 秒内有 2 个电子²）。但有时，铁的化合价变为 3。这是因为 3d⁵ 电子配置比3d更稳定⁶.因此，去除一个电子和 4s 电子会使铁更稳定。

氧化数和化合价之间的差异

定义

氧化数： 如果该原子周围的所有键都是离子键，则氧化数是配位化合物中心原子的电荷。

价：化合价是原子可以失去、获得或共享以变得稳定的最大电子数。

应用

氧化数： 氧化数适用于配位络合物。

价：价用于任何元素。

计算

氧化数： 可以考虑配体和配位络合物的总电荷来计算氧化数。

价：化合价可以通过获得电子构型来确定。

表示

氧化数： 氧化数以括号内的罗马数字给出。

价：化合价以印度-阿拉伯数字给出。

结论

尽管价态的定义说它是键合中使用的最大电子数，但过渡元素可以具有不同的价态。这是因为可以通过去除不同数量的电子来稳定过渡金属。此外，根据连接到原子上的配体，配位配合物中的中心原子可以具有不同的氧化数。

参考：

1.“氧化数”。化学。 N.p.，日期不详网。在这里可用。 2017 年 7 月 20 日。2.赫尔曼斯廷，安妮玛丽。 “化学中的价态是什么？”思想公司N.p.，日期不详网。在这里可用。 2017 年 7 月 20 日。