形式電荷と酸化状態の決定的な違いは、形式電荷は分子内の1つの原子の電荷であり、化学結合中の電子が原子間に等しく分布していると仮定するのに対し、酸化状態は原子が失うか得るか、他の原子と共有している電子の数であることです。

形式電荷と酸化状態は、通常同じだと思われがちですが、違うものです。形式電荷は、分子内の原子の周りに現れる電子の数を決定し、酸化状態は、分子が形成される際に原子間で交換される電子の数を決定する。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 形式電荷とは 3. 酸化状態とは 4. 並べて比較 - 表形式の形式電荷と酸化状態 5. まとめ

正式な請求は何ですか？

形式電荷は分子内の原子の電荷であり、化学結合中の電子は原子の間に等しく分布していると仮定する。したがって、原子の周りの電子の数を比較するときは、原子の周りの電子の数を比較します。形式電荷を決定するためには、分子の電子を個々の原子に割り当てる必要がある。ここで、次のような要件も考慮する必要がある。

1. 非結合電子を生成する原子に割り当てる必要がある
2. 共有する原子の間で、結合電子を均等に分けなければならない

数学的な関係は以下の通りである。

形式電荷＝（中性原子価電子数）-（孤立電子対の数）-（｛1/2｝＊結合電子対の数）。

図1：オゾンと硝酸アニオンの形式電荷

この現象を理解するために、ある例を考えてみよう。アンモニア分子の場合、窒素原子に3つのN-H結合と1つの孤立電子対が存在する。では、どのような場合に計算できるかというと、次のような場合です。

N=5-2{1/2}*6=0の電荷の形で

電荷の形で H = 1 - 0 - {1/2}*2 = 0 となる。

酸化状態は何ですか？

酸化状態とは、ある原子が他の原子から奪ったり、獲得したり、共有したりできる電子の数のことです。この用語は、分子内のあらゆる化学元素に適用される（酸化数という用語は、主に配位錯体の中心金属原子に使われるが、これらの用語を使い分けることができる）。酸化状態は、化合物中の原子の酸化の度合いを示すものである。ヒンズー教では、完全な原子番号を出すべきです。例えば、FeOの鉄の酸化状態は+2である。

図02：異なる分子内の原子の酸化状態

酸化状態を判断するためのヒント。

1. 単一元素の酸化状態はゼロである（個々の元素からなる分子も含まれる）。
2. 分子またはイオンの全電荷は、各原子の電荷の合計である。
3. アルカリ金属の酸化状態は常に+1、アルカリ土類金属の酸化状態は+2である。
4. 同時に、フッ素の酸化状態は常に-1である。
5. また、水素の酸化状態は通常+1だが、-1になることもある（アルカリ金属やアルカリ土類金属と結合した場合）。
6. また、一般に酸素の酸化状態は-2である（ただし、過酸化物やスーパーオキシドでは異なる場合がある）。
7. 分子内で最も負に帯電している原子が負の電荷を持ち、それ以外の原子が正の電荷を持つ。

酸化状態は、酸化還元反応の生成物を決定するのに非常に有効である。酸化還元反応とは、原子間の電子の交換を伴う化学反応である。酸化還元反応では、2つの半反応が同時に起こります。ひとつは酸化反応、もうひとつは還元反応です。酸化反応は原子の酸化状態を増加させ、還元反応は原子の酸化状態を減少させる。

正式な請求と酸化状態の違い

形式電荷と酸化状態の決定的な違いは、形式電荷は分子内の1つの原子の電荷であり、化学結合中の電子が原子間に等しく分布していると仮定するのに対し、酸化状態は原子が失う、得る、あるいは他の原子と共有する電子の数であることです。例えば、アンモニア分子の窒素原子は、形式電荷が0、酸化状態が+3である。

以下のインフォグラフィックは、形式電荷と酸化状態の違いをまとめたものです。

概要 - 正式な請求 vs. 酸化

形式電荷と酸化状態は異なる用語であるが、同じと考える人もいる。形式電荷と酸化状態の重要な違いは、形式電荷は分子内の1つの原子の電荷であり、化学結合中の電子が原子間に等しく分布していると仮定するのに対し、酸化状態は原子が失う、得る、あるいは他の原子と共有する電子の数であることである。

引用

1" 2.3: Formal charge." ケミストリースクリプト、歌詞、2019年7月25日、こちらでご覧いただけます。