化合價(jià)和氧化數(shù)

 　　化合價(jià)和氧化數(shù)

　　(1)化合價(jià)

　　化合價(jià)又叫原子價(jià)。原子價(jià)起源于倍比定律、定比定律，是為說(shuō)明原子學(xué)說(shuō)而提出的。在19世紀(jì)瑞典化學(xué)家阿侖尼烏斯(S.Arrhenius, 1859—1927)提出電離理論以后，認(rèn)為原子價(jià)有正負(fù)之分，構(gòu)成化合物的各原子的原子價(jià)的代數(shù)和為零。按照現(xiàn)代觀點(diǎn)，化合價(jià)分成電價(jià)和共價(jià)。

　　元素在離子化合物里的化合價(jià)叫電價(jià)。電價(jià)數(shù)就是這種元素的一個(gè)原子得失電子的數(shù)目，失去電子為正價(jià)，得到電子為負(fù)價(jià)。

　　元素在共價(jià)化合物里的化合價(jià)叫共價(jià)。共價(jià)數(shù)就是這種元素的一個(gè)原子跟其他元素原子形成共用電子對(duì)數(shù)目，所以共價(jià)鍵沒(méi)有正負(fù)之分。共價(jià)鍵不容易從分子式推斷，而要從結(jié)構(gòu)分析。但有不少物質(zhì)的結(jié)構(gòu)尚未知道，這就難以確定共價(jià)數(shù)。因此化學(xué)上提出了氧化數(shù)的概念。現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材里不出現(xiàn)氧化數(shù)概念，根據(jù)成鍵的兩原子吸引電子對(duì)能力的差別，把元素在共價(jià)化合物里的化合價(jià)分成正、負(fù)價(jià)，實(shí)質(zhì)上是元素的氧化數(shù)。

　　(2)氧化數(shù)

　　元素的氧化態(tài)又叫氧化數(shù)(或氧化值)，它是按一定規(guī)則給元素指定一個(gè)數(shù)字，它表征了元素在各物質(zhì)中的表觀電荷(又叫形式電荷)數(shù)。

　　在離子型化合物中，元素原子的氧化數(shù)就等于原子的離子電荷數(shù)。例如在BaCl2里，鋇的氧化數(shù)是+2，氯的氧化數(shù)是-1。

　　在結(jié)構(gòu)已知的共價(jià)化合物中，把屬于兩原子的共用電子對(duì)指定給兩原子中電負(fù)性更大的一個(gè)原子以后，兩原子“電荷數(shù)”就是它們的氧化數(shù)。例如在H2S中，氫的氧化數(shù)是+1，硫的氧化數(shù)是-2。

　　在單質(zhì)中，相同元素的電負(fù)性相同，沒(méi)有發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移或偏移，元素的氧化數(shù)定為零。例如在H2、N2、Cl2和Zn、Fe等單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零。

　　在過(guò)氧化物(H2O2、Na2O2)里，氧的氧化數(shù)是-1。

　　在活潑金屬的氫化物(NaH、CaH2)里，氫的氧化數(shù)是-1。

　　在結(jié)構(gòu)未知的化合物中，某元素的氧化數(shù)可以從該化合物中其他元素的氧化數(shù)算出，習(xí)慣的規(guī)定是：

　　①在一個(gè)中性化合物中，所有元素原子的氧化數(shù)總和等于零。

　　②在一個(gè)復(fù)雜離子中，所有元素原子的氧化數(shù)的代數(shù)和等于該離子的電荷數(shù)。例如在SO42-里，硫的氧化數(shù)是+6，氧的氧化數(shù)是-2，代數(shù)和是+6+(-2)×4=-2。

　　在Fe3O4中，氧的氧化數(shù)是-2，鐵的氧化數(shù)是 。由此可見(jiàn)，氧化數(shù)純粹是為了說(shuō)明氧化態(tài)而引入的人為規(guī)定的概念，它可以是正數(shù)、負(fù)數(shù)或分?jǐn)?shù)。氧化數(shù)實(shí)質(zhì)上是一種形式電荷數(shù)，表示元素原子平均的、表觀的氧化狀態(tài)。

　　當(dāng)一種元素的原子同時(shí)和電負(fù)性相差較大的兩種元素的原子化合時(shí)，例如：

　　在CH3Cl里，碳的氧化數(shù)是-2，在CHCl3里，碳的氧化數(shù)是+2。但是在上述兩種化合物里，碳的化合價(jià)都是4價(jià)。

　　嚴(yán)格地說(shuō)，化合價(jià)只表示元素的原子結(jié)合成分子時(shí)，原子數(shù)目的比例關(guān)系;從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，化合價(jià)就是離子鍵的電價(jià)數(shù)和共價(jià)鍵的共價(jià)數(shù)，因此化合價(jià)不可能有分?jǐn)?shù)，共價(jià)也沒(méi)有正負(fù)之分。兩者相比，化合價(jià)更能反映分子內(nèi)部的基本屬性，而氧化數(shù)在書(shū)寫(xiě)化學(xué)式和化學(xué)方程式配平中更加實(shí)用。因此氧化數(shù)這一概念在1970年被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)所通過(guò)，并為化學(xué)界普遍接受。目前中學(xué)教材中所提的化合價(jià)一般就指的是氧化數(shù)。