Différence entre le nombre d'oxydation et la valence

Différence principale - Nombre d'oxydation vs Valency

Le nombre et la valence d'oxydation sont liés aux électrons de valence d'un atome. Les électrons de valence sont les électrons qui occupent les coques ou les orbitales les plus externes d'un atome. Comme ces électrons sont faiblement attirés par le noyau, ils peuvent facilement être perdus ou partagés avec d'autres atomes. Cette perte, ce gain ou ce partage d'électrons fait qu'un atome particulier a un nombre d'oxydation et une valence. La principale différence entre le nombre d'oxydation et la valence est que nombre d'oxydation est la charge de l'atome central d'un composé de coordination si toutes les liaisons autour de cet atome étaient des liaisons ioniques, alors que la valence est le nombre maximum d'électrons qu'un atome peut perdre, gagner ou partager pour devenir stable.

Zones clés couvertes

1. Quel est le nombre d'oxydation
      - Définition, calcul, représentation, exemples
2. Qu'est-ce que la valence?
      - Définition, calcul, représentation, exemples
3. Quelle est la différence entre le nombre d'oxydation et la valence
      - Comparaison des différences clés

Termes clés: principe d’Aufbau, composé de coordination, obligations ioniques, règle d’octet, nombre d’oxydations, électrons de Valence, valence

Quel est le nombre d'oxydation

Le nombre d'oxydation est la charge de l'atome central d'un composé de coordination si toutes les liaisons autour de cet atome étaient des liaisons ioniques. Les complexes de coordination sont presque toujours composés d'atomes de métaux de transition au centre du complexe. Cet atome de métal est entouré de groupes chimiques appelés ligands. Ces ligands ont des paires d'électrons isolés pouvant être partagés avec des atomes de métal pour former des liaisons de coordination. Après la formation de la liaison de coordination, celle-ci s'apparente à une liaison covalente. En effet, les deux atomes des liaisons de coordination partagent une paire d'électrons, tout comme une liaison covalente. Cependant, le nombre d'oxydation de l'atome de métal central est calculé en considérant les liaisons de coordination comme des liaisons ioniques.

Afin de former des liaisons de coordination, l'atome de métal devrait avoir des orbitales vides. La plupart des métaux de transition sont composés d'orbitales d vides. Par conséquent, ils peuvent agir comme l’atome de métal central des complexes de coordination. Le numéro d'oxydation de l'atome central est représenté par des nombres romains. Le nombre romain donne la charge de l'atome central et est indiqué entre parenthèses. Par exemple, si le nombre d'oxydation d'un atome de métal hypothétique «M» est égal à 3, le nombre d'oxydation est donné par M (III)..

Prenons un exemple pour trouver le numéro d'oxydation. La structure d'un ion de coordination est donnée ci-dessous.

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

Dans la coordination ci-dessus, la charge globale est de +1; par conséquent, la somme des charges des ligands et de l'atome central devrait être égale à +1. En général, les atomes de chlore sont -1 chargés et NH₃ sont neutres.

+1 = (charge de l'atome de cobalt) + (charge de 2 atomes de Cl) + (charge de 4 NH₃)

+1 = (charge de l'atome de cobalt) + (-1 x 2) + (0 x 4)

Donc,

Charge de l'atome de cobalt = (+1) - (-2) + (0)

                                             = (+3)

D'où le nombre d'oxydation de Cobalt = Co (III)

Qu'est-ce que la valence?

La valence est le nombre maximum d'électrons qu'un atome peut perdre, gagner ou partager pour se stabiliser. Pour les métaux et les non-métaux, le règle de l'octet décrit la forme la plus stable d'un atome. Il dit que, si le numéro de la coque la plus externe d'un atome est complètement rempli de huit électrons, cette configuration est stable. En d’autres termes, si les sous-orbitales s et p sont complètement remplies avec ns²np⁶, c'est stable. Naturellement, les atomes de gaz rares ont cette configuration électronique. Par conséquent, d'autres éléments doivent perdre, gagner ou partager des électrons afin de respecter la règle de l'octet. Le nombre maximal d'électrons impliqués dans ce processus de stabilisation est appelé la valence de cet atome..

A titre d'exemple, si nous considérons l'élément Silicon, la configuration électronique est 1s²2s²2p⁶3s²3p². La coque la plus externe est n = 3. Le nombre d'électrons dans cette coque est de 4. Par conséquent, il devrait obtenir 4 électrons supplémentaires pour compléter l'octet. Généralement, le silicium peut partager 4 électrons avec d'autres éléments pour compléter l'octet.

Le diagramme orbital du silicium,

Un réarrangement des électrons se produit avant le partage.

Ensuite, le partage des électrons se produit.

Dans le diagramme orbital ci-dessus, les demi-flèches de couleur rouge représentent les électrons partagés par d'autres éléments. Puisque l’atome de silicium doit partager 4 électrons afin de se stabiliser, la valence du silicium est de 4. 

Mais pour les éléments en métal de transition, la valence est souvent égale à 2. En effet, les électrons sont remplis vers les orbitales en fonction des niveaux d'énergie de ces orbitales. Par exemple, selon le Principe Aufbau, l'énergie de l'orbitale 4S est inférieure à celle de l'orbitale 3d. Ensuite, les électrons sont d'abord remplis à l'orbitale 4s, puis à l'orbitale 3d. Comme la valence est définie pour les électrons de l'orbitale la plus externe, les électrons de l'orbitale 4s est la valence de cet atome. Si nous considérons le fer (Fe), la configuration électronique est [Ar] 3d⁶4s². Par conséquent, la valence du fer est 2 (2 électrons sur 4 s²). Mais parfois, la valence du fer devient 3. C'est parce que la 3d⁵ la configuration électronique est plus stable que 3d⁶. Ainsi, retirer un électron de plus avec des électrons 4s stabilisera le fer plus.

Différence entre le nombre d'oxydation et la valence

Définition

Nombre d'oxydation: Le nombre d'oxydation est la charge de l'atome central d'un composé de coordination si toutes les liaisons autour de cet atome étaient des liaisons ioniques.

Valence: La valence est le nombre maximum d'électrons qu'un atome peut perdre, gagner ou partager pour se stabiliser.

Application

Nombre d'oxydation: Le numéro d'oxydation est appliqué pour les complexes de coordination.

Valence: La valence est utilisée pour n'importe quel élément.

Calcul

Nombre d'oxydation: Le nombre d'oxydation peut être calculé en tenant compte des ligands et de la charge globale du complexe de coordination.

Valence: La valence peut être déterminée en obtenant la configuration électronique.

Représentation

Nombre d'oxydation: Le numéro d'oxydation est donné en chiffres romains entre parenthèses.

Valence: La valence est donnée en chiffres hindous-arabes.

Conclusion

Bien que la définition de Valency indique qu'il s'agit du nombre maximal d'électrons utilisés dans la liaison, les éléments de transition peuvent avoir différentes valences. En effet, les métaux de transition peuvent être stabilisés en éliminant différents nombres d'électrons. De plus, les atomes centraux des complexes de coordination peuvent avoir différents nombres d’oxydation en fonction des ligands liés à l’atome..

Références:

1. "Nombres d'oxydation". Chemed. N.p., n.d. Web. Disponible ici. 20 juillet 2017. 
2.Helmenstine, Anne Marie. “Qu'est-ce que Valence en chimie?” ThoughtCo. N.p., n.d. Web. Disponible ici. 20 juillet 2017.