Hapetustila vs hapetusluku
Hapetustila
IUPAC-määritelmän mukaan hapetusaste on "aineen atomin hapetusasteen mitta. Se määritellään varaukseksi, jonka atomilla voisi kuvitella olevan." Hapetustila on kokonaisluku, ja se voi olla joko positiivinen, negatiivinen tai nolla. Atomin hapetusaste muuttuu kemiallisen reaktion aikana. Jos hapetusaste kasvaa, atomin sanotaan olevan hapettunut. Ja jos se pienenee, niin atomi on pelkistynyt. Hapetus- ja pelkistysreaktiossa elektronit siirtyvät. Puhtaissa alkuaineissa hapetusaste on nolla. On olemassa muutamia sääntöjä, joiden avulla voimme määrittää molekyylin atomin hapetusasteen.
• Puhtailla alkuaineilla on nolla hapetusaste.
• Monatomisten ionien hapetusaste on sama kuin niiden varaus.
• Moniatomisessa ionissa varaus on yhtä suuri kuin kaikkien atomien hapetustilojen summa. Joten tuntemattoman atomin hapetusaste voidaan löytää, jos muiden atomien hapetusaste tiedetään.
• Neutraalille molekyylille atomien kaikkien hapetustilojen summa on nolla.
Muut kuin yllä olevat menetelmät, hapetustila voidaan laskea myös käyttämällä molekyylin Lewis-rakennetta. Atomin hapetustila saadaan erotuksena atomin valenssielektronien lukumäärän, jos atomi on neutraali, ja Lewis-rakenteessa olevaan atomiin kuuluvan elektronien lukumäärän välillä. Esimerkiksi etikkahapon metyylihiilellä on hapetusaste -3. Lewisin rakenteessa hiili on sitoutunut kolmeen vetyatomiin. Koska hiili on elektronegatiivisempi, sidoksissa olevat kuusi elektronia kuuluvat hiileen. Hiili muodostaa toisen sidoksen toiseen hiileen; siksi ne jakavat kaksi sidoselektronia tasaisesti. Kaiken kaikkiaan Lewisin rakenteessa hiilessä on seitsemän elektronia. Kun hiili on neutraalissa tilassa, sillä on neljä valenssielektronia. Siksi niiden välinen ero tekee hiilen hapetusluvuksi -3.
Hapetusnumero
Hapetusluku on koordinaatioyhdisteen keskusatomin ominaisuus. Joskus varaus ja hapetusluku ovat samanlaiset, mutta joskus se on erilainen. Esimerkiksi s-lohkolla ja p-lohkoelementillä on sama hapetusluku kuin niiden varauksilla. Myös polyatomisilla ioneilla on sama hapetusluku kuin varauksella. Samalla alkuaineella voi olla eri hapetusluvut riippuen muista atomeista, joihin se on yhteydessä. Vapaassa elementissä hapetusluku on aina nolla. Siirtymämetalli-ionit (d-lohko), alkuaineilla on erilaiset hapetusluvut.
Mitä eroa on hapetustilan ja hapetusluvun välillä?
• Termiä hapetusluku käytetään pääasiassa koordinaatiokemiassa. Sillä on hieman eri merkitys kuin hapetusasteella.
• Hapetusluvun laskentatapa on hieman erilainen kuin hapetustilan laskentatapa.
• Hapetusastetta määritettäessä otetaan huomioon sidoksen atomien elektronegatiivisuus. Mutta hapetuslukua määritettäessä elektronegatiivisuutta ei oteta huomioon. Kaikki sidoksen elektronit kuuluvat ligandeihin.
• Yleensä hapetusluvut esitetään roomalaisilla numeroilla, kun taas hapetustilat on esitetty indoarabialaisilla numeroilla.
