Diferença entre carga formal e estado de oxidação

o diferença chave entre carga formal e estado de oxidação é que carga formal é a carga de um átomo em uma molécula que calculamos assumindo que elétrons em ligações químicas são compartilhadas igualmente entre átomos, enquanto estado de oxidação é o número de elétrons que um átomo perde, ganha ou compartilha com outro átomo.

Carga formal e estado de oxidação são termos diferentes, embora geralmente assumamos que são iguais. A carga formal determina o número de elétrons que ocorrem ao redor de um átomo de uma molécula enquanto o estado de oxidação determina o número de elétrons trocados entre átomos durante a formação de uma molécula.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é cobrança formal 
3. O que é o Estado de Oxidação
4. Comparação lado a lado - carga formal versus estado de oxidação em forma de tabela
5. Resumo

O que é cobrança formal?

A carga formal é a carga de um átomo em uma molécula que calculamos assumindo que os elétrons nas ligações químicas sejam compartilhados igualmente entre os átomos. Portanto, ao determinar a carga formal, estamos comparando o número de elétrons em torno de um átomo neutro e o número de elétrons em torno desse átomo quando ele está em uma molécula. Nesta determinação da carga formal, temos que atribuir os elétrons da molécula a átomos individuais. Aqui, precisamos considerar também os seguintes requisitos;

1. Temos que atribuir elétrons não ligados ao átomo no qual ocorrem os elétrons não ligados
2. Temos que dividir os elétrons de ligação igualmente entre os átomos compartilhados

A relação matemática para este cálculo é a seguinte:

Carga formal = (número de elétrons de valência em átomo neutro) - (número de elétrons de par solitário) - (1/2 * elétrons de par de ligações)

Figura 1: Encargos formais no ânion de ozônio e nitrato

Vamos considerar um exemplo para entender esse fenômeno. Para a molécula de amônia, existem três ligações N-H e um par de elétrons solitário no átomo de nitrogênio. Então, quando pode calcular os seguintes;

Carga formal de N = 5-2 - 1/2 * 6 = 0

Carga formal de H = 1 - 0 - 1/2 * 2 = 0

O que é o estado de oxidação?

Estado de oxidação é o número de elétrons que um átomo em particular pode perder, ganhar ou compartilhar com outro átomo. Este termo é aplicado a qualquer elemento químico em moléculas (o termo número de oxidação é aplicado principalmente a átomos de metal central de complexos de coordenação, embora este termo seja utilizado de forma intercambiável). O estado de oxidação, na verdade, fornece o grau de oxidação de um átomo em um composto. Devemos sempre fornecer o estado da oxidação como um número inteiro, e ele é representado em números hindus-árabes, incluindo a carga do átomo. Por exemplo, o estado de oxidação do ferro em FeO é +2.

Figura 02: Estados de oxidação de átomos em diferentes moléculas

Dicas para a determinação do estado de oxidação:

1. O estado de oxidação de um único elemento é zero (isso inclui também as moléculas feitas de um único elemento).
2. A carga total de uma molécula ou íon é a soma das cargas de cada átomo.
3. O estado de oxidação dos metais alcalinos é sempre +1, e para os metais alcalino-terrosos é +2.
4. Enquanto isso, o estado de oxidação do flúor é sempre -1.
5. Além disso, o estado de oxidação do hidrogênio é geralmente +1. Mas às vezes é -1 (quando ligado a metais alcalinos ou alcalino-terrosos).
6. Além disso, geralmente, o estado de oxidação do oxigênio é -2 (mas em peróxidos e superóxidos pode variar).
7. O átomo mais eletronegativo de uma molécula recebe a carga negativa e o outro recebe a carga positiva.

O estado de oxidação é muito útil para a determinação de produtos em reações redox. As reações redox são reações químicas que incluem troca de elétrons entre átomos. Nas reações redox, duas meias-reações ocorrem paralelamente simultaneamente. Um é a reação de oxidação e o outro é a reação de redução. A reação de oxidação envolve o aumento do estado de oxidação de um átomo, enquanto a reação de redução envolve a diminuição do estado de oxidação de um átomo.

Qual é a diferença entre carga formal e estado de oxidação?

A principal diferença entre carga formal e estado de oxidação é que a carga formal é a carga de um átomo em uma molécula que calculamos assumindo que elétrons em ligações químicas sejam compartilhadas igualmente entre átomos, enquanto estado de oxidação é o número de elétrons que um átomo perde ou ganha ou compartilha com outro átomo. Por exemplo, a carga formal do átomo de nitrogênio na molécula de amônia é 0, enquanto o estado de oxidação é +3.

O infográfico abaixo resume a diferença entre carga formal e estado de oxidação.

Resumo - Carga Formal vs Oxidação

Carga formal e estado de oxidação são termos diferentes, embora algumas pessoas pensem que são iguais. A principal diferença entre carga formal e estado de oxidação é que a carga formal é a carga de um átomo em uma molécula que calculamos assumindo que elétrons em ligações químicas sejam compartilhadas igualmente entre átomos, enquanto estado de oxidação é o número de elétrons que um átomo perde ou ganha ou compartilha com outro átomo.

Referência:

1. “2.3: Encargos formais.” Química LibreTexts, Libretexts, 25 de julho de 2019, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Formal charge Principle V.1” Por Jü - Obra própria (Domínio Público) via Commons Wikimedia
2. “Oxidation State Assignments” por SARANPHONG YIMKLAN - Trabalho próprio (Domínio Público) via Commons Wikimedia