by 
Ο τίτλος του άρθρου αφορά στο ακόλουθο κείμενο από το σχολικό βιβλίο της Γ Λυκείου (Β τεύχος, σελ. 12) για τον υπολογισμό του αριθμού οξείδωσης και την έννοια του “φαινομενικού φορτίου” στις ομοιοπολικές ενώσεις:
“Έστω, δύο στοιχεία A και B που σχηματίζουν ομοιοπολικό δεσμό A-B (με παύλα – συμβολίζουμε το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων). Av θεωρήσουμε ότι το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων ανήκει εξ ολοκλήρου στο ηλεκτραρνητικότερο από τα δύο στοιχεία, (ας πούμε στην προκειμένη περίπτωση το B), τότε φαινομενικά η ένωση έχει τη δομή A+B–. To φαινομενικό αυτό φορτίο των A και B ονομάζεται αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.). Δηλαδή το A έχει Α.Ο.=+1 και το B έχει Α.Ο. =-1.”
Αν όμως, για παράδειγμα, πάρουμε τον συντακτικό τύπο του ΗΝΟ3 και εφαρμόσουμε τον παραπάνω κανόνα έχουμε αριθμό οξείδωσης Ν ίσο με +4 και ενός ατόμου Ο -1, και όχι το σωστό, Ν = +5 και όλα τα άτομα Ο = -2.
Δεν υπάρχει κάποια αντίφαση στον ορισμό και την εφαρμογή του ορισμού στο παραπάνω παράδειγμα;
Το πρόβλημα κατά τη γνώμη μου οφείλεται στον ελλειπή ορισμό του βιβλίου και στο ατυχές παράδειγμα που αναφέρει στο προαναφερθέν κείμενο.
Καλό μεσημέρι Δημήτρη.Χωρις να είμαι σίγουρος πιστεύω ότι ο δεσμός Ν-Ο είναι ημιπολικος-δοτικος.Αρα το κοινό ζεύγος προέρχεται αποκλειστικά από το Ν.Ετσι Α.Ο. Ο=-2 και
Α.Ο Ν=+5
Καλησπέρα Δημήτρη.
Από το βιβλίο Gold Book της IUPAC.
https://old.goldbook.iupac.org/html/O/O04365.html
Δίνει τον ορισμό της οξειδωτικής κατάστασης, που γενικά λέει ότι ταυτίζεται με τον αριθμό οξείδωσης (μετάφραση δική μου).
Η οξειδωτική κατάσταση ενός ατόμου είναι το φορτίο αυτού του ατόμου μετά από ιοντική προσέγγιση των ετεροπυρηνικών δεσμών του.
Λέει ότι χρησιμοποιούμε συνήθως δύο αλγόριθμους για την εύρεση της οξειδωτικής κατάστασης των ατόμων. Αν δεις στον δεύτερο αλγόριθμο, λαμβάνει υπόψη του το τυπικό φορτίο κάθε ατόμου, π.χ στο CO λαμβάνοντας υπόψη το τυπικό φορτίο προκύπτει ότι ο Α.Ο. του C είναι +2 και του Ο -2. Αν λάβεις υπόψη σου το τυπικό φορτίο του Ν στο νιτρικό οξύ που είναι +1, βγαίνει ότι ο Α.Ο. του Ν είναι +5.
Φυσικά και η προσέγγιση του Θύμιου που είδα τώρα, στο ίδιο αποτέλεσμα οδηγεί. Πάντως αυτός δίνεται ως ορισμός του αριθμού οξείδωσης.
Συνάδελφοι ευχαριστώ για τη συνεισφορά σας. Το βιβλίο νομίζω ότι δημιουργεί μια σύγχυση γιατί μοιάζει να λέει ότι τον αριθμό οξείδωσης (ΑΟ) τον υπολογίζουμε για κάθε δεσμό ξεχωριστά. Έτσι, στο μόριο του ΗΝΟ3 αν πάρουμε κάθε δεσμό ξεχωριστά το φορτίο του Ν προκύπτει ως +4 και του ενός Ο -1.
Όταν υπολογίζουμε τον ΑΟ αντίθετα, λαμβάνουμε το άτομο ως σύνολο και ο κανόνας (Pauling) είναι ότι ο ΑΟ ισούται με τα (ηλεκτρόνια σθένους) – (τα αδεσμικά ηλεκτρόνια) – (τα ηλεκτρόνια δεσμών όταν είναι ηλκετραρνητικότερο). Έτσι, στην περίπτωση του Ν, ηλεκτρόνια σθένους 5 – 0 (αδεσμικά ηλεκτρόνια) – 0 (ηλεκτρόνια ως ηλεκτραρνητικότερο) = 5. Για το Ο με απλό δεσμό: 6 – 6 (αδεσμικά ηλεκτρόνια) – 2 (ηλεκτρόνια δεσμού ως ηλεκτραρνητικότερο) = -2. Για το Ο με διπλό δεσμό (με την ίδια σειρά): 6-4-4 = -2 και για το Ο με δύο απλούς το ίδιο.
Νομίζω ότι το πρόβλημα δημιουργείται όταν κάποιος πάρει έναν – έναν τους δεσμούς. Σε ορισμένα στοιχεία αυτό δεν δημιουργεί πρόβλημα (π.χ. C) με άλλα όμως οδηγεί σε λάθος αποτέλεσμα.
Τέλος, για τον ημιπολικό δεσμό που αναφέρει ο Θύμιος. Δεν συμφωνώ γιατί ο ημιπολικός δεσμός αναφέρεται στον τρόπο δημιουργίας του δεσμού και όχι στον συντακτικό τύπο κατά Lewis. Οι δεσμοί των δύο ατόμων Ο με το Ν, είναι ισότιμοι, και δεν υπάρχει κάποια διάκριση μεταξύ τους.
Για παράδειγμα, στο αμμώνιο. Το Ν κάνει 4 ομοιοπολικούς δεσμούς με 4 Η. Ως ηλεκτραρνητικότερο έχει και τα 8 ηλεκτρόνια των δεσμών. Επομένως: ΑΟ = 5 – 8 = -3.
Θοδωρή καλησπέρα. Ερώτηση: πώς θα εφαρμοστεί ο πρώτος αλγόριθμος της IUPAC στο ΗΝΟ3;
Καλησπέρα Δημήτρη. Θα σου έλεγα να ρωτήσεις την IUPAC! Χαχα, αστειεύομαι. Γιατί δεν χρησιμοποιείς τον δεύτερο αλγόριθμο που λέει για τυπικά φορτία;
Γιατί ο πρώτος είναι ο αλγόριθμος του σχολικού βιβλίου. Και η μέθοδος του Pauling και το 2ο της IUPAC (που πρακτικά είναι του Pauling) δίνουν πάντα το σωστό.
Εντάξει, στις περιπτώσεις που υπάρχουν τυπικά φορτία ο πρώτος αλγόριθμος μάλλον δεν είναι ο καταλληλότερος. Το βιβλίο δεν μπορούσε να αναφερθεί σε τυπικά φορτία γιατί αυτή η έννοια δεν εισάγεται στο λύκειο. Οπότε, σε τέτοιες περιπτώσεις είναι προτιμότερο να υπολογίζουμε τον Α.Ο. με βάση τους γνωστούς πρακτικούς κανόνες. Με αυτούς, ο Α.Ο. του Ν στο νιτρικό οξύ βγαίνει +5.
Σωστά, είναι ο μόνος τρόπος. “Ευτυχώς που οι τύποι κατά Lewis έχουν βγει από την ύλη” και έτσι δεν απομένει σχεδόν τίποτε σημαντικό από το κεφάλαιο του περιοδικού πίνακα.
Καλησπέρα Δημήτρη.Γράφεις:Οι δεσμοί των δύο ατόμων Ο με το Ν είναι ισότιμοι.(Άρα ο διπλός με το Ο και το Ν είναι ισότιμοι).α)Για να είναι πρέπει το Ν να κάνει υβριδισμο.Ποιός είναι.β)Για τον τέταρτο ομοιοπολικο (αμοιβαία συνεισφορα μεταξύ Ν και Η¹)ποιά είναι η συνεισφορά του Η¹
Θύμιο καλησπέρα.
α) Οι δεσμοί του Ν με τα δύο οξυγόνο, παρουσιάζουν το φαινόμενο του συντονισμού. Κανένας δεν αποδίδει με ακρίβεια την πραγματική δομή του μορίου και δεν έχουμε καθαρό διπλό δεσμό σε κάποιο άτομο. (Παρόμοια βενζόλιο. Δεν έχουμε εντοπισμένους διπλούς δεσμούς).
Για τον υβριδισμό: όσο θυμάμαι, το Ν έχει υβριδισμό sp3 στην αμμωνία και το αμμώνιο κι εκεί η δομή του μορίου είναι τετραεδρική. Για το νιτρικό θα σε γελάσω. Πρέπει να το ψάξω λίγο.
β) Για τη συνεισφορά: η θεωρία του Lewis μιλά για δότη ζεύγους ηλεκτρονίων από το Ν. Η θεωρία των μοριακών τροχιακών όχι.
Όταν όμως κάνουμε τον ηλεκτρονιακό τύπο του αμμωνίου, κατανέμουμε τα 8 ηλεκτρόνια σε 4 απλούς δεσμούς. Πουθενά δεν εμπλέκεται η έννοια του ημιπολικού. Για αυτό έκανα τη διάκριση μεταξύ συντακτικού τύπου και δημιουργίας δεσμών.
Δεν ξέρω μήπως δεν έχω καταλάβει κάτι απ’ αυτό που ρωτάς.
Καλησπέρα. Δημήτρη το Ν έχει 3 ηλεκτρονικές περιοχές και sp2 υβριδισμό στο ΗΝΟ3. Όπως και τα δύο Ο. Το τρίτο έχει sp3. O απεντοπισμός των π ηλεκτρονίων γίνεται μέσω πλευρικής επικάλυψης των ανυβριδοποίητων p τροχιακών των Ν, Ο, Ο.
Ευχαριστώ Θοδωρή για τις διευκρινίσεις. Επιμορφωτικές και διασαφηνιστικές.
Καλημέρα Δημήτρη και Θοδωρή.Ευχαριστώ πολύ για τις διευκρινίσεις.