化合價和氧化數

 　　化合價和氧化數

　　(1)化合價

　　化合價又叫原子價。原子價起源于倍比定律、定比定律，是為說明原子學說而提出的。在19世紀瑞典化學家阿侖尼烏斯(S.Arrhenius, 1859—1927)提出電離理論以后，認為原子價有正負之分，構成化合物的各原子的原子價的代數和為零。按照現代觀點，化合價分成電價和共價。

　　元素在離子化合物里的化合價叫電價。電價數就是這種元素的一個原子得失電子的數目，失去電子為正價，得到電子為負價。

　　元素在共價化合物里的化合價叫共價。共價數就是這種元素的一個原子跟其他元素原子形成共用電子對數目，所以共價鍵沒有正負之分。共價鍵不容易從分子式推斷，而要從結構分析。但有不少物質的結構尚未知道，這就難以確定共價數。因此化學上提出了氧化數的概念。現行中學化學教材里不出現氧化數概念，根據成鍵的兩原子吸引電子對能力的差別，把元素在共價化合物里的化合價分成正、負價，實質上是元素的氧化數。

　　(2)氧化數

　　元素的氧化態又叫氧化數(或氧化值)，它是按一定規則給元素指定一個數字，它表征了元素在各物質中的表觀電荷(又叫形式電荷)數。

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

　　在結構已知的共價化合物中，把屬于兩原子的共用電子對指定給兩原子中電負性更大的一個原子以后，兩原子“電荷數”就是它們的氧化數。例如在H2S中，氫的氧化數是+1，硫的氧化數是-2。

　　在單質中，相同元素的電負性相同，沒有發生電子的轉移或偏移，元素的氧化數定為零。例如在H2、N2、Cl2和Zn、Fe等單質中，元素的氧化數為零。

　　在過氧化物(H2O2、Na2O2)里，氧的氧化數是-1。

　　在活潑金屬的氫化物(NaH、CaH2)里，氫的氧化數是-1。

　　在結構未知的化合物中，某元素的氧化數可以從該化合物中其他元素的氧化數算出，習慣的規定是：

　　①在一個中性化合物中，所有元素原子的氧化數總和等于零。

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

　　在Fe3O4中，氧的氧化數是-2，鐵的氧化數是 。由此可見，氧化數純粹是為了說明氧化態而引入的人為規定的概念，它可以是正數、負數或分數。氧化數實質上是一種形式電荷數，表示元素原子平均的、表觀的氧化狀態。

　　當一種元素的原子同時和電負性相差較大的兩種元素的原子化合時，例如：

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

　　嚴格地說，化合價只表示元素的原子結合成分子時，原子數目的比例關系;從分子結構來看，化合價就是離子鍵的電價數和共價鍵的共價數，因此化合價不可能有分數，共價也沒有正負之分。兩者相比，化合價更能反映分子內部的基本屬性，而氧化數在書寫化學式和化學方程式配平中更加實用。因此氧化數這一概念在1970年被國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)所通過，并為化學界普遍接受。目前中學教材中所提的化合價一般就指的是氧化數。