El número de oxidación refleja la unidad de medida (generalmente integral) de carga que un átomo en una molécula puede esperar observar en un entorno químico dado. Por ejemplo, H ydrogen, H es casi universal, idéntico en su tendencia a asumir un estado de oxidación +1 . Este ” +1 ” puede interpretarse como un reflejo de su comportamiento de compartir electrones en la materia molecular. Recordar:
- Primero, la materia molecular, a diferencia de la materia iónica o metálica, por ejemplo, posee el rasgo de compartir la carga. Sin embargo, esto no tiene que ser igual a compartir de ninguna manera, y esa declaración en sí misma se presta a una discusión sobre la electronegatividad ( es decir , la fuerza inherente de polarización de carga negativa de un elemento hacia sí mismo). Según la escala de Pauling, f luorine, F es el elemento más electronegativo; Es interesante observar que Linus Pauling le asignó arbitrariamente su valor de electronegatividad de 4.0, y los valores de todos los demás elementos se calcularon comparativamente. En otras palabras, la escala de electronegatividad es una medida relativa, no una tabla de datos nominales absolutos. (La tabla a continuación tiene un ligero sesgo; debe reducirse 0.1 unidades).
- Se entiende que los estados de oxidación positiva, al igual que las medidas de carga, poseen menos carga a pesar de nuestra familiaridad con las magnitudes que aumentan a lo largo del eje positivo en matemáticas, por ejemplo. Esto se debe a que la carga eléctrica, transportada por el electrón (que es un leptón o una partícula fundamental en el Modelo Estándar), es inherentemente negativa. Por lo tanto, los valores positivos indican la ausencia de carga eléctrica.
Similar al hidrógeno, también se observa que el oxígeno posee un valor idéntico en casi todas las situaciones. No debería sorprendernos escuchar que este número de oxidación es -2 (ya que la adición de 2 electrones a un átomo de oxígeno neutro completa su octeto en la capa de electrones de valencia indicada por el número cuántico principal, n = 2. Sin embargo, hay , excepciones notables. Uno de los más conocidos es el peróxido de hidrógeno, H2O2 . Aquí, el oxígeno posee un número de oxidación -1 . Observe que los números de oxidación del hidrógeno y el oxígeno se aniquilan:
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2 x H -> 2 x (+ 1 ) = +2
2 x O -> 2 x (-1) = -2
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( +2 ) + ( -2 ) = 0
Por último, antes de continuar, compare la estructura del agua ( H2O ) con la de la anomalía mencionada anteriormente, el peróxido de hidrógeno (abajo, derecha). Inmediatamente verá que el agua está completamente en línea con los números de oxidación formales esperados tanto de oxígeno como de hidrógeno.
Este debería ser el caso. De hecho, se observará que para los cargos formales, lo mismo es cierto. A saber, la suma de cada una de las cargas formales de los átomos en una molécula debe producir la carga neta en la molécula. Según sus interpretaciones, los números de oxidación y las cargas formales tienen un parecido similar: ambos tienden a reflejar la propensión individual de los átomos hacia la aceptación / polarización o donación / distribución de la densidad de carga. Sin embargo, es importante destacar que los números de oxidación generalmente deben reservarse para consideraciones de sistemas ácido-base o, más correctamente, reacciones de reducción de oxidación ( también conocidas como “redox”); Dije ácido-base solo porque nueve de cada diez veces este es el entorno químico en el que las moléculas sufren reacciones redox.
Las cargas formales, por otro lado, están menos restringidas a cualquier sistema químico o entorno que una herramienta del químico descriptivo en cuyo empleo ayudan a validar o invalidar los modelos propuestos … esa fue una forma demasiado sofisticada de decir que te ayudan determine si las estructuras de Lewis que ha dibujado como modelo de una molécula son apropiadas o no. Se calcula de la siguiente manera:
Carga formal = (# de electrones de valencia en un átomo solitario neutro) – [# de electrones no enlazantes + (1/2) * (# de electrones de enlace compartidos)]
La carga formal se calcula, en la práctica, para cada átomo de una molécula. Existen ciertas reglas adicionales que ayudan a guiar cómo interpretamos estos cargos formales. Por ejemplo, uno de los más importantes es que … en la estructura de Lewis ideal, el átomo más electronegativo tiene la carga formal más negativa . Estas reglas también se usan para diferenciar entre la contribución relativa que cada contribuyente de resonancia hace al híbrido de resonancia general. Hay una mejor formulación de mecánica cuántica que subyace en esto (ver “La naturaleza del enlace químico” por Linus Pauling), pero la carga formal ciertamente proporciona un alto grado de utilidad para aquellos en un nivel de primer principio. Espero que esto te haya ayudado. En resumen, recuerde que tanto el número de oxidación como las cargas formales tienen una comprensión similar en el sentido de que se relacionan con la tendencia de los átomos hacia la donación / aceptación de electrones, pero cumplen roles críticamente distintos; el primero en aplicaciones redox (y verá en Química AP, si lo toma, cómo estos números de oxidación son una parte necesaria de las reacciones redox y su estequiometría) y el último en la evaluación del modelo, específicamente los modelos de Lewis.
