Differenza tra numero di ossidazione e valenza

Differenza principale - Numero di ossidazione vs valenza

Il numero di ossidazione e la valenza sono correlati agli elettroni di valenza di un atomo. Gli elettroni di valenza sono gli elettroni che occupano gli involucri più esterni o gli orbitali di un atomo. Poiché questi elettroni sono debolmente attratti dal nucleo, possono facilmente essere persi o condivisi con altri atomi. Questa perdita, guadagno o condivisione di elettroni fa sì che un particolare atomo abbia un numero di ossidazione e valenza. La principale differenza tra numero di ossidazione e valenza è quella il numero di ossidazione è la carica dell'atomo centrale di un composto di coordinazione se tutti i legami attorno a quell'atomo erano legami ionici mentre la valenza è il numero massimo di elettroni che un atomo può perdere, guadagnare o condividere per diventare stabile.

Aree chiave coperte

1. Qual è il numero di ossidazione
      - Definizione, Calcolo, Rappresentazione, Esempi
2. Cos'è la Valenza
      - Definizione, Calcolo, Rappresentazione, Esempi
3. Qual è la differenza tra il numero di ossidazione e la valenza
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Principio di Aufbau, composto di coordinazione, legami ionici, regola dell'ottetto, numero di ossidazione, elettroni di valenza, valenza

Qual è il numero di ossidazione

Il numero di ossidazione è la carica dell'atomo centrale di un composto di coordinazione se tutti i legami attorno a quell'atomo fossero legami ionici. I complessi di coordinamento sono quasi sempre composti da atomi di metalli di transizione nel centro del complesso. Questo atomo di metallo è circondato da gruppi chimici che sono chiamati ligandi. Questi ligandi hanno coppie di elettroni solitari che possono essere condivisi con atomi di metallo per formare legami di coordinazione. Dopo la formazione del legame di coordinamento, è simile a un legame covalente. Questo perché i due atomi nei legami di coordinazione condividono una coppia di elettroni, proprio come un legame covalente. Tuttavia, il numero di ossidazione dell'atomo di metallo centrale viene calcolato considerando i legami di coordinazione come legami ionici.

Per formare i legami di coordinazione, l'atomo di metallo dovrebbe avere orbitali vuoti. La maggior parte dei metalli di transizione è composta da orbitali D vuoti. Pertanto, possono agire come l'atomo di metallo centrale dei complessi di coordinazione. Il numero di ossidazione dell'atomo centrale è rappresentato da numeri romani. Il numero romano dà la carica dell'atomo centrale, ed è incluso tra parentesi. Ad esempio, se il numero di ossidazione di un ipotetico atomo di metallo "M" è 3, il numero di ossidazione è dato come M (III).

Consideriamo un esempio per trovare il numero di ossidazione. La struttura di uno ione di coordinazione è riportata di seguito.

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

Nello ione di coordinamento sopra, la carica complessiva è +1; quindi, la somma delle cariche dei ligandi e dell'atomo centrale dovrebbe essere uguale a +1. Tipicamente, gli atomi di cloro sono -1 caricati e NH₃ sono neutrali.

+1 = (Carica di atomo di cobalto) + (carica di 2 atomi di Cl) + (carica di 4 NH₃)

+1 = (carica di atomo di cobalto) + (-1 x 2) + (0 x 4)

Perciò,

Carica dell'atomo di cobalto = (+1) - (-2) + (0)

                                             = (+3)

Da qui il numero di ossidazione di Cobalt = Co (III)

Cos'è la Valenza

La valenza è il numero massimo di elettroni che un atomo può perdere, guadagnare o condividere per stabilizzarsi. Per metalli e non metalli, il regola dell'ottetto descrive la forma più stabile di un atomo. Dice che, se il numero del guscio più esterno di un atomo è completamente riempito con otto elettroni, quella configurazione è stabile. In altre parole, se i sub-orbitali s e p sono completamente riempiti con ns²np⁶, è stabile Naturalmente, gli atomi di gas nobili hanno questa configurazione elettronica. Pertanto, altri elementi devono perdere, guadagnare o condividere elettroni per obbedire alla regola dell'ottetto. Il numero massimo di elettroni coinvolti in questo processo di stabilizzazione è chiamato valenza di quell'atomo.

Ad esempio, se consideriamo l'elemento Silicon, la configurazione dell'elettrone è 1s²2s²2p⁶3s²3p². La shell più esterna è n = 3. Il numero di elettroni in quel guscio è 4. Quindi dovrebbe ottenere altri 4 elettroni per completare l'ottetto. Generalmente, Silicon può condividere 4 elettroni con altri elementi per completare l'ottetto.

Il diagramma orbitale del silicio,

Un riarrangiamento degli elettroni si verifica prima della condivisione.

Quindi avviene la condivisione degli elettroni.

Nel diagramma orbitale sopra, le mezze frecce in colore rosso rappresentano gli elettroni condivisi da altri elementi. Poiché l'atomo di silicio dovrebbe condividere 4 elettroni per stabilizzarsi, la valenza del silicio è 4. 

Ma per gli elementi di metallo di transizione, la valenza è spesso 2. Questo perché gli elettroni sono riempiti per gli orbitali in base ai livelli di energia di quegli orbitali. Ad esempio, secondo il Principio Aufbau, l'energia di 4s orbitale è inferiore a quella di orbitale 3d. Quindi, gli elettroni vengono prima riempiti con l'orbitale 4s e poi con l'orbitale 3d. Poiché la valenza è definita per gli elettroni nell'orbitale più esterno, gli elettroni in orbita 4s sono la valenza di quell'atomo. Se consideriamo il ferro (Fe), la configurazione elettronica è [Ar] 3d⁶4s². Quindi la valenza del ferro è 2 (2 elettroni in 4 s²). Ma a volte, la valenza del ferro diventa 3. Questo perché il 3d⁵ la configurazione elettronica è più stabile del 3d⁶. Pertanto, la rimozione di un altro elettrone insieme agli elettroni 4s stabilizzerà maggiormente il ferro.

Differenza tra numero di ossidazione e valenza

Definizione

Numero di ossidazione: Il numero di ossidazione è la carica dell'atomo centrale di un composto di coordinazione se tutti i legami attorno a quell'atomo fossero legami ionici.

Valenza: La valenza è il numero massimo di elettroni che un atomo può perdere, guadagnare o condividere per stabilizzarsi.

Applicazione

Numero di ossidazione: Il numero di ossidazione è applicato per complessi di coordinazione.

Valenza: La valenza è usata per qualsiasi elemento.

Calcolo

Numero di ossidazione: Il numero di ossidazione può essere calcolato considerando i ligandi e la carica complessiva del complesso di coordinamento.

Valenza: La valenza può essere determinata ottenendo la configurazione elettronica.

Rappresentazione

Numero di ossidazione: Il numero di ossidazione è indicato in numeri romani che si trovano all'interno delle parentesi.

Valenza: La valenza è data in numeri indù-arabi.

Conclusione

Anche se la definizione di Valency dice che è il numero massimo di elettroni usati nel legame, gli elementi di transizione possono avere valenze diverse. Questo perché i metalli di transizione possono essere stabilizzati rimuovendo diversi numeri di elettroni. Inoltre, gli atomi centrali nei complessi di coordinazione possono avere diversi numeri di ossidazione secondo i ligandi che sono attaccati all'atomo.

Riferimenti:

1. "Numeri di ossidazione". N., n. Web. Disponibile qui. 20 luglio 2017. 
2. Helmenstine, Anne Marie. "Che cos'è la validità in chimica?" ThoughtCo. N., n. Web. Disponibile qui. 20 luglio 2017.