文獻閱讀|化合價(氧化數)運算規則、實例及口訣

 

化合價定義：

一種元素一定數目的原子跟其他元素一定數目的原子化合的性質，叫這種元素的化合價。

化合價的實質是元素在形成化合物時表現出的化學性質。

氧化數定義：

氧化數是假設把化合物只成鍵的電子都歸電負性更大的原子,從而求得原子所帶的電荷數,此電荷數即為該原子在化合物中的氧化數。

化學上引入氧化數這個概念, 用於說明氧化還原反應及其有關問題。

It is often useful to follow chemical reactions by looking at changes in the oxidationnumbers of the atoms in each compound during the reaction. Oxidation numbers also play animportant role in the systematic nomenclature of chemical compounds. By definition, the oxidationnumber of an atom is the charge that atom would have if the compound was composed ofions.

(南京曉莊學院龍琪教授)隨著物質結構理論的發展，原子價（化合價）的經典概念已經不能正確地反映化合物中原子相互結合的真實情況，比如，按照化合價的經典定義，「表示元素原子能夠化合或置換一價原子（H）或一價基團 (OH-)的 數目」，NH4+離子中 N 與 4 個 H 結合， N的化合價應該為+4，可我們知道，N的化合價其實是 -3，同樣的例子還有，K2SiF4中 Si 是 +4 價，卻有 6 根共價鍵。PCl5中 P 的化合價是 +5，但結構上卻是 [PCl4]+[PCl6]-，含有 +4 價和 +6 價。

多年來中學教材其實一直是在誤用「化合價」的概念，借「化合價」之名，
行「氧化數」之實。如果改用「氧化數」替代「化合價」，
則定義與化學事實就不相矛盾了，並且「氧化數」的概念比「化合價」更簡單明了，用處也更多。

(南京曉莊學院龍琪教授)「化合價」是一個與物質結構和化學鍵有關的概念，它反映原子結合成化合物時形成離子的電荷數（電價）或者形成共價鍵的個數（共價），因此，只能是整數。

(南京曉莊學院龍琪教授)而「氧化數」則是根據人為制定的規則計算出來的，它反映的是化合物中各元素的表觀電荷數（或者形式電荷數），而不必考慮分子結構和化學鍵的類型。因此，氧化數可以為整數、分數和零。

比如Fe3O4，確定鐵元素的化合價要考慮到電子得失情況：鐵原子與氧原子結合時，鐵原子分別失去兩個電子形成Fe2+以及失去3個電子形成Fe3+，四氧化鐵中鐵元素的化合價就分別為 +2 和 +3 價。而考慮氧化數時，只需要根據氧化數的計算規則：「各元素氧化數的代數和為零」，「通常氧的氧化數一般為-2」，從而算出鐵元素的氧化數為 +8/3。從用途來看，「化合價」一般在解決物質結構問題時會用到，「氧化數」一般在解決氧化還原問題時會用到。

(南京曉莊學院龍琪教授)氧化數繞開了具體的物質結構，只關注整體的形式電荷，使很多與物質結構有關的化合價問題變得更加簡單。

For an atom in its elemental form, the oxidationnumber is always zero.

在單原子離子中，元素的氧化數等於離子所帶的電荷數。

For any monatomic ion the oxidation number equalsthe charge on the ion.

在大多數化合物中，氫的氧化數為+1；但在金屬氫化物、金屬硼氫化物中(如NaH、CaH2、NaBH4)氫的氧化數為-1。

The oxidation number of hydrogen is +1 when bonded tononmetals and -1 when bonded to metals.

通常氧的氧化數一般為 -2，但是，在 H2O2、Na2O2、BaO2等過氧化物中，

氧的氧化數是 -1；在 OF2中是 +2，O2F2中是 +1。

The oxidation number of oxygen is usually -2 inboth ionic and molecular compounds. The major exception is in compounds calledperoxides, which contain the O22- ion, giving each oxygenan oxidation number of -1. When combined with fluorine, they have positive oxidationstates.

氟在其所有化合物中氧化數都為 -1。

The oxidation numeber of fluorine is -1 in all compounds.

鹼金屬(Li、Na、K、Rb、Cs)和鹼土金屬(Be、Mg、Ca、Sr、Ba等)在化合物中的氧化數分別為 +1 和 +2,  Al元素在化合物中的氧化數為+3。

The alkali metal ions(group ⅠA)always have a 1+ charge,and therefore the alkali metals always have the oxidation number +1 in theircompounds.

Similarly, the alkaline earth metals（group ⅡA）are always +2, and aluminum(group ⅢA) is always +3 in its compounds.

⑦  在中性分子中，各元素氧化數的代數和為零。

在多原子離子中，各元素氧化數的代數和等於離子所帶電荷數。

The sum of the oxidation numbers of all atoms in aneutral compound is zero.

The sum of the oxidation numbers in a polyatomicion equals the net charge of the ion.

                      

 

                      

化合價口訣(來源：江蘇-陳興):

化合價口訣(郭文甫老師)：

元素原子:

一價氫氯鈉鉀銀

二價氧鈣鎂鋇鋅

三鋁、四矽、五價磷

可變化合價也不難

二三鐵,二四碳

勿丟二、三、四、五氮

二、四、六硫都俱全

銅、汞二價最常見

 

原子團化合價:

一價銨根、硝酸根、碳酸氫根、氫氧根高錳酸根、氯酸根、外加一個醋酸根

二價硫酸、碳酸、錳酸根

三價全寫磷酸根

除了銨根均為負,還望同學能記住

 

                                                    

                                                                                                                                                         

                        

參考文獻&拓展閱讀

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