הבדל מפתח - קוולנטיות לעומת מצב חמצון
אטומים של יסודות כימיים שונים קשורים זה לזה ויוצרים תרכובות כימיות שונות. ביצירת תרכובת, האטומים קשורים זה לזה באמצעות קשרים יוניים או קשרים קוולנטיים. קוולנטיות ומצב חמצון הם שני מונחים המתארים את מצב האטומים הללו בתרכובות הכימיות. קוולנטיות היא מספר הקשרים הקוולנטיים שאטום יכול ליצור. לכן, הקוולנטיות תלויה במספר האלקטרונים שהאטום יכול לחלוק עם אטומים אחרים. מצב החמצון של אטום הוא מספר האלקטרונים שצובר או אובד על ידי אטום מסוים בעת יצירת קשר כימי.ההבדל העיקרי בין קוולנטיות ומצב חמצון הוא שהקוולנטיות של אטום היא מספר הקשרים הקוולנטיים שהאטום יכול ליצור ואילו מצב החמצון של אטום הוא מספר האלקטרונים שאבד או נצבר על ידי אטום בעת יצירת קשר כימי.
מהי קוולנטיות?
קוולנטיות הוא מספר הקשרים הקוולנטיים שאטום יכול ליצור עם אטומים אחרים. לפיכך, קוולנטיות נקבעת על פי מספר האלקטרונים הנמצאים במסלול החיצוני ביותר של אטום. עם זאת, אין לבלבל בין המונחים ערכיות ו-Covalency כי יש להם משמעויות שונות. ערכיות היא הכוח המשלב של אטום. לפעמים, הקוולנטיות שווה לערך. עם זאת, זה לא קורה תמיד.
איור 01: כמה תרכובות קוולנטיות נפוצות
קשר קוולנטי הוא קשר כימי שנוצר כאשר שני אטומים חולקים את האלקטרונים הבלתי מזווגים החיצוניים ביותר שלהם כדי להשלים את תצורת האלקטרונים. כאשר לאטום יש קליפות או אורביטלים לא שלמים של אלקטרונים, האטום הזה הופך להיות תגובתי יותר מכיוון שתצורות האלקטרונים הלא שלמות אינן יציבות. לכן, אטומים אלה צוברים/משחררים אלקטרונים או חולקים אלקטרונים כדי למלא את קליפות האלקטרונים. הטבלה הבאה מציגה כמה דוגמאות של יסודות כימיים בעלי ערכי קוולנטיות שונים.
מהו מצב חמצון?
מצב חמצון של אטום הוא מספר האלקטרונים שאבד, נצבר או משותף לאטום זה עם אטום אחר. אם האלקטרונים אובדים או נצברים, המטען החשמלי של אטום משתנה בהתאם.אלקטרונים הם חלקיקים תת-אטומיים בעלי מטען שלילי שהמטען שלהם מנוטרל על ידי המטען החיובי של הפרוטונים באותו אטום. כאשר אלקטרונים אובדים, האטום מקבל מטען חיובי ואילו כאשר אלקטרונים מתקבלים, האטום מקבל מטען שלילי נטו. זה קורה בגלל חוסר איזון של מטענים חיוביים של הפרוטונים בגרעין. ניתן לתת מטען זה כמצב החמצון של אותו אטום.
מצב החמצון של אטום מסומן במספר שלם עם הסימן החיובי (+) או השלילי (-). סימן זה מציין אם האטום צבר או איבד אלקטרונים. המספר השלם נותן את מספר האלקטרונים שהוחלפו בין אטומים.
איור 02: מצב חמצון של תרכובות שונות
קביעת מצב חמצון של אטום
ניתן לקבוע את מצב החמצון של אטום מסוים באמצעות הכללים הבאים.
- מצב החמצון של יסוד ניטרלי הוא תמיד אפס. לדוגמה: מצב החמצון של נתרן (Na) הוא אפס.
- המטען הכולל של התרכובת צריך להיות שווה לסכום המטענים של כל אטום הקיים באותה תרכובת. לדוגמה: המטען הכולל של KCl הוא אפס. אז המטענים של K ו-Cl צריכים להיות +1 ו-1.
- מצב החמצון של יסוד קבוצה 1 הוא תמיד +1. היסודות מקבוצה 1 הם ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום, צזיום ופרנסיום.
- מצב החמצון של יסודות קבוצה 2 הוא תמיד +2. היסודות מקבוצה 2 הם בריליום, מגנזיום, סידן, סטרונציום, בריום ורדיום.
- המטען השלילי ניתן לאטום בעל אלקטרושליליות גבוהה יותר מזו של שאר האטומים הקשורים אליו.
- מצב החמצון של מימן הוא תמיד +1 למעט כאשר מימן קשור למתכת מקבוצה 1.
- מצב החמצון של חמצן הוא -2 למעט כאשר הוא בצורת מי חמצן או סופראוקסיד.
מה ההבדל בין קוולנטיות ומצב חמצון?
Covalency vs Oxidation State |
|
| Covalency הוא מספר הקשרים הקוולנטיים שאטום יכול ליצור עם אטומים אחרים. | מצב חמצון של אטום הוא מספר האלקטרונים שאבד, נצבר או משותף לאטום הזה עם אטום אחר. |
| טעינת חשמל | |
| קוולנטיות אינה מציינת את המטען החשמלי של אטום. | מצב חמצון נותן את המטען החשמלי של אטום. |
| הדבקה כימית | |
| קוולנטיות מציינת את מספר הקשרים הכימיים (קשרים קוולנטיים) שיכולים להיות לאטום מסוים. | מצב חמצון אינו נותן פרטים על הקשרים הכימיים שנוצרים על ידי אטום. |
| מצב האלמנט | |
| הקוולנטיות של יסוד טהור תלויה במספר האלקטרונים הנמצאים במעטפת האלקטרונים החיצונית ביותר של אטום של אותו יסוד. | מצב החמצון של יסוד טהור הוא תמיד אפס. |
סיכום – קוולנטיות לעומת מצב חמצון
קוולנטיות ומצב חמצון של אטומים מתארים את הטבע הכימי של אטום בתרכובת כימית. ההבדל בין קוולנטיות למצב חמצון הוא שהקוולנטיות של אטום היא מספר הקשרים הקוולנטיים שהאטום יכול ליצור ואילו מצב החמצון של אטום הוא מספר האלקטרונים שאבד או נצבר על ידי אטום בעת יצירת קשר כימי.
