原子価と酸化状態の違い

主な違い–原子価と酸化状態

すべての化合物は、異なる元素の原子でできています。これらの原子は、それらが持つ利用可能な自由軌道の数または特定の原子が放出できる電子の数に応じて、さまざまな比率で結合されます。原子価と酸化状態は、これらの異なる原子の組み合わせの理由を説明するために使用される2つの用語です。原子価と酸化状態の主な違いは 原子価は特定の元素の原子の最外殻に存在する電子の数であり、酸化状態は特定の化合物の元素が失ったまたは獲得した電子の数です。

対象となる主要分野

1.原子価とは –定義、表示、例 2.酸化状態とは –定義、表示、酸化状態を決定するための規則、例 3.原子価と酸化状態の違いは何ですか –主な違いの比較

重要な用語：原子、化合物、元素、シェル、酸化状態、原子価

原子価とは

原子価は、特定の元素の最外殻に存在する電子の数として定義できます。原子価は、特定の原子が持つことができる結合の最大数を決定します。周期表の元素は、原子が中性で気体の状態にあるときに持つことができる価電子（最も外側の軌道にある電子）の数に従ってグループ化されています。次の表でこれを説明します。

エレメント	原子番号	電子配置	価
ナトリウム（Na）	11	1秒²2秒²2p⁶3秒¹	1
マグネシウム（Mg）	12	1秒²2秒²2p⁶3秒²	2
ホウ素（B）	5	1秒²2秒²2p¹	3
カーボン（C）	6	1秒²2秒²2p²	4
硫黄（S）	16	1秒²2秒²2p⁶3秒² 3p⁴	6

周期表の同じグループの元素は、原子番号に従ってグループ化されており、電子配置を考慮すると最外殻に存在する電子の数が同じであるため、同じ価数を持ちます。

図1：カリウムの原子価は1です

酸化状態とは

酸化状態は、特定の原子が別の原子と損失、獲得、または共有できる電子の数として定義できます。電子は負に帯電しているため、電子の喪失または獲得により原子の電荷が変化し、各負の電荷は原子核内の陽子の正の電荷によって中和されます。原子が電子を失ったり、獲得したりすると、電荷のバランスが崩れます。したがって、その原子の酸化状態はその原子の電荷です。酸化状態は、化合物に含まれる原子の電荷を表すために使用できます。

酸化状態は、正（+）または負（-）の記号と数字を使用して示されます。記号はその原子の電荷を表し、数字は交換された電子の数を表します。

図2：0と+2は亜鉛の唯一の酸化状態です

酸化状態を決定する方法

原子の酸化状態は7つのルールの下で計算されます。これらの規則と酸化状態のいくつかの例を以下に示します。

ルール1

元素の酸化状態は常にゼロです。元素形態の元素もゼロ酸化状態にあります。

例：ナトリウム（Na）の酸化状態は0で、水素（H）の酸化状態は0です。₂）は0です

ルール2

分子またはイオンの総電荷は、化合物の各原子の電荷の合計である必要があります。

例：KClの総電荷は0です

Kの電荷（酸化状態）は+1です

Clの電荷（酸化状態）は-1

ルール3

グループ1の元素の酸化状態は常に+1です。

ルール4

グループ2の元素の酸化状態は常に+2です。

ルール5

負電荷は、それに結合している他の原子と比較して、最も電気陰性度の高い原子に与えられます。

例：フッ素は最も電気陰性度の高い元素です。したがって、他の元素と結合しているときはいつでも、フッ素には-1の酸化状態が与えられます。

ルール6

水素（H）の酸化状態は+1です。

しかし、1族金属の場合、水素の酸化状態は-1です。

ルール7

酸素（O）の酸化状態は-2です。

しかし、過酸化物では、Oの酸化状態は-1です。

化合物	要素X	Xの酸化状態
NH₃	X = N	-3
KMnO₄	X = Mn	+7
Cr₂O₇^2-	X = Cr	+6