Formele lading / oxidatie getal

VraagSchaap

Ik kom nu voor het eerst in aanraking met Formele Lading (F.L.) en oxidatiegetal,

omdat ik toch nog wel aan mezelf twijfel, klopt dit ?

Formaldehyde (methanal)

Afbeelding

FL:

normaal aantal e- MIN huidig aantal e-

O: 6 -6 = 0

C: 4 -4 = 0

2x H: 2 -2 = 0

En klopt het dat dit molecule dan een totale lading van 0 heeft?

OT:

normaal e- MIN huidig (sterkse electronegatieve atoom)

O: 6 - 8 = -2 (pakt e- af van C-atoom)

C: 4 - 4 = 0 (C heeft e- van H-atomen)

2x H: 1 - 0 = +1

Dus totaal ook neutreaal hier.

En wil het OT dan zeggen, dat er een 'kleine' lading is ?

Want niet elk atoom is neutraal toch?

choco-and-cheese

VraagSchaap schreef:C: 4 - 4 = 0 (C heeft e- van H-atomen)

2x H: 1 - 0 = +1

Dus totaal ook neutreaal hier.

En wil het OT dan zeggen, dat er een 'kleine' lading is ?

Want niet elk atoom is neutraal toch?

Welke logica schuilt er achter je berekening van oxidatiegetallen bij de H-atomen? Iedere ongeladen molecule is neutraal en zoals je zelf al aangeeft bedraagt de totale lading van de molecule 0. De neutraliteit van atomen binnen de molecule hangt in dit geval vooral af van de elektronegativiteit van de atomen. Dan zul je merken dat het O-atoom elektronen meer naar zich toe trekt en zuurstof krijgt daardoor een partieel neg. lading (géén formele lading!) en koolstof bijgevolg een partieel pos. lading. De C en H hebben ongeveer dezelfde EN waardes, dus de 2 H-atomen zijn quasi neutraal, denk ik.

Marko

De TS heeft het wel bij het rechte eind, al ligt het wat subtieler. Bij het toekennen van een oxidatiegetal doe je net alsof een atoom beide elektronen van het bindingselektronenpaar neemt. Daarbij gaat het dan om het meest elektronegatieve atoom, en dat atoom zal in de praktijk vaak een kleine partieel negatieve lading dragen. Dat is echter geen algemeenheid, hoe groot de daadwerkelijke lading is hangt van allerlei effecten af.

Nu is het EN-verschil tussen C en H klein, de binding wordt dus gezien als apolair. In alkanen zal de partieel positieve lading op de H-atomen en de partieel negatieve lading op de C-atomen verwaarloosbaar klein zijn - het is dus prima om te onthouden dat de atomen in een alkaan ongeladen zijn.

Maar dat neemt niet weg dat er een verschil is, en dat C een hogerer EN-waarde heeft dan H. Voor het bepalen van de oxidatietoestand doe je dus ook net alsof het C-atoom de elektronen van de C-H binding krijgt. Daarmee zou het H-atoom een positieve lading van +1 krijgen. De oxidatietoestand van de H-atomen is dus +1.

Omdat waterstof zo'n lage EN-waarde heeft, kan je er voor bijna alle gevallen vanuit gaan dat de oxidatietoestand +1 is. De enige uitzonderingen zijn het H-atoom in H₂ (per definitie 0) en het H-atoom in hydrides (H^- dus OT=-1)

off-topic: Met betrekking tot de ladingen op de atomen in formaldehyde kun je het volgende zeggen: Het O-atoom trekt inderdaad hard aan de bindingselektronenparen met het C-atoom en zal dus een partieel negatieve lading dragen. Doordat er van het C-atoom elektronen worden weggetrokken zal deze op zijn beurt harder aan de elektronen van andere atomen (de H-atomen in dit geval) gaan trekken. Het C-atoom wordt dus elektronegatiever doordat er een O-atoom aanzit!

Anders gezegd: Een deel van de partieel positieve lading die het C-atoom krijgt door de binding aan O, wordt gecompenseerd door de elektronen uit de C-H bindingen. De H-atomen worden daardoor dus ook partieel positief geladen. Uiteindelijk kun je zeggen dat de negatieve lading zich op het O-atoom bevindt, en de positieve lading verdeeld is over het C-atoom en de H-atomen.

VraagSchaap

Oke bedankt voor de hulp.

Het is duidelijk nu, al moet het nog wel een beetje bezinken.

Je zegt dat het meest electronegatieve atoom, vaak een partieel negatieve lading heeft.

Ik weet dat je de Electronegatieve waarde kunt 'aflezen' uit het periodiek systeem.

Toenemende groep -> (stijgend atoom nummer) EN stijgt

Toenemende periode -> EN daalt

Daaruit haal ik dus dat bijv. EN van zuurstof is GROTER als EN van koolstof.

(zuurstof staat meer rechts)

Maar hoe kan je dan weten, welk atoom een partieel negatieve lading heeft?

Bijv. bij water, heeft het O-atoom óók een partieel negatieve lading.

Maar het enigste waaruit ik dat af kan leiden is het oxidatie getal?

Bedankt alvast!

Marko

Nee, dat kun je juist niet afleiden uit het oxidatiegetal. Dat is echt niets meer dan een soort rekeneenheid op basis van een paar afspraken.

Zowel het oxidatiegetal als de partiële ladingen zijn afhankelijk van de EN-waardes van de atomen. Echter, bij het oxidatiegetal is de stap simpel: Het atoom met de hoogste EN-waarde krijgt de elektronen - in het geval van een covalente binding. Om het oxidatiegetal te bepalen moet je dus de EN-waardes kennen.

Hoe precies de ladingen verdeeld zitten, dus met andere woorden: Waar de partieel positieve en waar de partieel negatieve lading terechtkomen binnen een molecuul, is een complex samenspel van alle atomen binnen een molecuul. Daarbij spelen de EN-waardes een rol. Om de ladingen te kunnen berekenen heb je die waardes nodig (en dan nog is het een heel gereken). Maar de partiële ladingen zijn dus niet zomaar af te leiden uit de EN-waardes.

Er is dus ook geen eenvoudig verband tussen oxidatietoestand en partiële lading. Het formaldehyde-molecuul dat je aanhaalt is wat dat betreft een mooi voorbeeld. De oxidatietoestand van C is daar 0 en die van de H-atomen is +1. In werkelijkheid is echter het O-atoom partieel negatief geladen, het C-atoom partieel positief en de H-atomen ook. Afhankelijk van de manier van berekenen kom je voor het O-atoom op een lading van -0.5 e, het C-atoom +0.4 e en de H-atomen ongeveer +0.05 e. Niet vergelijkbaar met de oxidatietoestanden dus!

Voor sommige eenvoudige moleculen geldt het verband wel. Neem je het watermolecuul, dan is O daarin meer elektronegatief dan H. Het O-atoom krijgt een partieel negatieve lading en het H-atoom een partieel positieve. De oxidatietoestand van O is -2, die van de H-atomen is +1. Dit verband tussen oxidatietoestand en partiële lading is er echter alleen omdat het molecuul zo simpel is: 3 atomen, 2 bindingen, en die bindingen zijn ook nog eens hetzelfde.

VraagSchaap

Ik heb nog een vraag, aanvullend terwijl ik dit aan het bekijken ben.

Het gaat nu over de omzetting van:

Alcohol -> Aldehyde -> Carbonzuur

In mijn voorbeeld:

Ethanol -> Ethanal -> Ethaanzuur

Ik heb dit op papier uitgetekend:

Afbeelding

Wat ik hier dus zie, als ik het goed begrijp:

In de CH3 groep, blijft de lading in principe altijd onveranderd,

logisch aangezien hier niks aan veranderd.

In de alcohol:

C-atoom heeft een waarde van -1 (oxidatie-getal)

Aangezien de binding tussn de 2C's eerlijk verdeeld wordt.

Aldehyde:

C-atoom heeft een waarde van +1

(Het zuurstof atoom heeft een elektron paar meer, wat eerst aan een H toebehoorde,

en het C-atoom heeft daarom van 1 electron paar geen electronen meer)

Carbonzuur: C-atoom waarde: +3.

Ook hier zie je, dat het gehele molecule neutraal is. (som der oxidatie getallen is nul)

Maar is dit ook echt 'neutraal' ?

Bij de formele lading, is elk atoom (in bijv. de alcohol) neutraal (C heeft lading 4-4=0).

En de som van de FL = ook 0.

Wat kan je hier uit afleiden ?

Is dit normaal bij bijv. Na+ ook zo ?

Mag je tussen de twee C-atomen het e-paar zomaar 'doorhakken' om het oxidatiegetal te bepalen?

Mijn oude scheikunde leraar heeft ooit verteld, dat het aantal bindingen,

gelijk is aan het aantal stappen naar het edelgas rechts ervan.

Klopt dit altijd ? Bij bijv. C=4 , O=2 , N=3 enz. klopt het. Maar wat is de basis van deze regel?

Jan van de Velde

VraagSchaap schreef:Mijn oude scheikunde leraar heeft ooit verteld, dat het aantal bindingen,

gelijk is aan het aantal stappen naar het edelgas rechts ervan.

Klopt dit altijd ? Bij bijv. C=4 , O=2 , N=3 enz. klopt het. Maar wat is de basis van deze regel?

http://nl.wikipedia.org/wiki/Edelgasconfiguratie

choco-and-cheese

Ik denk niet dat je zomaar oxidatiegetallen mag afleiden nadat hybridisatie van elektronen heeft plaatsgevonden... Het doel van oxidatiegetallen is toch net om te voorspellen hoeveel bindingen een atoom kan aangaan voordat hybridisatie heeft plaatsgevonden?

Dan zul je dus zien dat koolstof niet altijd 4 bindingen vormt. vb. carbonaten en stikstof niet altijd 3 bindingen heeft, vb. nitraten. Je scheikundeleraar geeft een goede benadering van de werkelijkheid maar er zijn uitzonderingen op de regel.

Ook de octetregel is niet altijd van toepassing. vb. xenon fluoride. Het zijn slechts modellen die het voor iedereen begrijpbaar maken. Toegegeven, als de octetregel niet van toepassing is dan gaat het slechts om uitzonderingen.

Marko

Om met het laatste te beginnen: De octetregel is vrijwel nooit geldig. Het is meer uitzondering dan regel, en geldt in feite alleen voor C, N, O en F. Bij alle andere elementen treden uitzonderingen op. Tegelijk zijn dat natuurlijk de meest voorkomende elementen in de verbindingen waar je het vaakst mee in aanraking komt.

Dat gezegd hebbende, Het C-atoom in het carbonaat-ion gaat wel degelijk 4 bindingen aan.

Oxidatiegetallen mag je prima afleiden, voor of na hybridisatie maakt niks uit, omdat het hele fenomeen hybridisatie er niks mee te maken heeft. Het doel van oxidatiegetallen is om te kunnen beredeneren hoeveel elektronen er in een redoxreactie worden overgedragen. Hoe je die oxidatiegetallen precies berekent maakt daarbij in feite niet eens uit, zolang je het maar voor alle betrokken moleculen op dezelfde manier doet.

Voor de rest: Het is inderdaad zo dat de som van de oxidatiegetallen altijd gelijk is aan de som van de formele ladingen. Deze lading is altijd gelijk aan de totale lading van het molecuul.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Formele lading / oxidatie getal

Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal

Re: Formele lading / oxidatie getal