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氧化值
元素的氧化值又叫氧化数或氧化态,是按一定规则给元素指定一个数字,以表征元素在各物质中的表观电荷(又叫形式电荷)数。在离子化合物中,元素的氧化值等于该元素离子的电荷数。如在mgcl2中,镁的氧化值是 2,氯的氧化值是—1。在共价化合物中,元素的氧化值等于该元素的原子偏离或偏向的共用电子对数。偏离的那种原子,元素的氧化值是正的,偏向的元素氧化值是负的。例如在nh3中,氮的氧化值是—3,氢的氧化值是 1。在单质中,相同元素的原子不发生电子的转移或偏移,元素的氧化值定为o。例如在氮气、铜、单晶硅等单质中,元素的氧化值都是o。通常规定氧的氧化值是—2,氟是—1,氢是 1,碱金属是 1,碱土金属是 2。但在过氧化物中(如h2o2、na2o2)氧的氧化值是—1,在氢化物中(如nah、cah2)氢的氧化值是—1。根据以上常见元素的氧化值可以算出结构未知的化合物中某元素的氧化值。这里还有两条规则可供使用:(1)在中性化合物中,所有元素原子的氧化值总和等于o。(2)在复杂离子中,所有元素原子的氧化值的代数和等于该离子的电荷数。。氧化值可以是正数、负数或分数。例如,在fe3o4中铁的氧化值是 8/3。这进一步说明氧化值实质上只是一种形式电荷,表示元素原子的平均、表观的氧化状态。氧化值跟化合价不同。化合价只表示元素的原子在结合成分子时原子数的比,不分正负。例如,在ch3cl和chcl3两种化合物中,碳的化合价都是4价,但前者碳的氧化值是-2,后者是 2。氧化值这一概念在1970年被国际纯粹化学与应用化学联合会(iupac)通过,并为化学界普遍接受。但在以往的中学教材中都未采用。最近出版的一些新教材陆续用氧化值讨论氧化还原反应和配平氧化还原反应方程式。
                                    氧化数和化合价两个概念的区别
   如前所述,氧化数概念是从正负化合价概念分化发展产生的,这既说明它们有历史联系,又表明氧化数和化合价是两个不同的概念。化合价的原意是某种元素的原子与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系,所以化合价不应为非整数。例如,在fe3o4中,fe实际上存在两种价态:+2和+3价,其分子组成为:fe+3·fe+2[fe+3o4]。氧化数是形式电荷数,所以可以为分数。引入氧化数概念后,化合价概念可保持原来原子个数比的意义,而不必使用“平均化合价”等容易使化合价概念模糊的术语了。这也正是氧化数概念在正负化合价概念的基础上区分出来的理由之一。
化合价的意义和数值与分子中化学键的类型有关。对于同一物质,其中同一元素的化合价和氧化数两者的数值一般是不同的。对于离子化合物,由一个原子得失电子形成的简单离子的电价正好等于该元素的氧化数。其他离子的电价数与其中元素的氧化数不一定相等。对于共价化合物来说,元素的氧化数与共价数是有区别的。第一,氧化数分正负,且可为分数;共价数不分正负,也不可能为分数。第二,同一物质中同种元素的氧化数和共价数的数值不一定相同。例如,h2分子和n2分子中h和n的氧化数皆为0,而它们的共价数分别为1和3。在h2o2分子中o的共价数为2,其氧化数为-1。在ch3cl中,碳的共价数为4,碳的氧化数为+2,碳和氧原子之间的共价键数却为3。
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