Liczby i stopnie utlenienia

Określenie stopni utlenienia atomów w cząsteczce jest czynnością banalnie prostą i polega najczęściej na przypisaniu cząsteczce struktury jonowej i określeniu ładunków na podstawie elektroujemności atomów. Należy pamiętać, że liczba utlenienia jest wielkością sztuczną, zwłaszcza w przypadku gdy w cząsteczce występują wiązania kowalencyjne.

Jednak określenie stopnia utlenienia atomów centralnych w związkach metaloorganicznych jest bardzie skomplikowane niż w przypadku innych połączeń nieorganicznych. W tych przypadkach pomocna jest reguła Sidgwicka czyli reguła 18 elektronów, oparta na formalizmie wiązań zlokalizowanych. Zgodnie z tą regułą związki metaloorganiczne termodynamicznie trwałe to takie, w których liczba elektronów d łącznie z elektronami donorowymi ligandów wynosi 18. W ten sposób metal osiąga konfigurację następnego gazu szlachetnego. Reguła ta znana jest także pod nazwą „efektywnej liczby atomowej” ELA. Stosując tę regułę należy pamiętać aby przy rozpatrywaniu stopnia utlenienia atomu centralnego nie zmieniać ładunku całego związku. Rozpatrzmy następujący przykład:

Jak widać ruten w tym związku może znajdować się na dwóch różnych stopniach utlenienia 0 lub +4. Ta niejednoznaczność powoduje pojawienie się pytania, który z tych stopni utlenienia jest właściwy? Ten przykład wskazuje na jedno z ograniczeń tej metody, jakim jest błędne określanie formalnego stopnia utlenienia dla metali przejściowych.

Wiązanie metal–metal w zależności od krotności wprowadza 1, 2 lub 3 elektrony do powłoki walencyjnej atomu centralnego podobnie jak ligandy mostkujące, których wkład do ELA wynosi 1.

Symbol μ w nazwie związku metaloorganicznego stosuje się na oznaczenie ligandów mostkujących.

Należy pamiętać o tym, że stopień utlenienia nie determinuje bezpośrednio charakteru chemicznego atomu, chociaż w przypadku związków jonowych taka korelacja występuje. Liczby utlenienia są przydatne przy zliczaniu elektronów walencyjnych i przy klasyfikowaniu związków i reakcji danego pierwiastka.