8.1.1 氧化还原反应

1. 化合价

为了描述元素的原子与其他元素的原子化合的性质，人们引入了化合价的概念。化合价是指元素的原子能够结合或置换氢原子的个数，如H₂O中H为+1价，O为-2价。

化合价有正价和负价。对于离子化合物，化合价可理解为离子所带的电荷数，带正电荷的元素化合价为正，带负电荷的化合价为负，如NaCl中Na⁺为+1价，CI^-为-1价。对于共价化合物，化合价可理解为某种元素的一个原子与其他元素的原子形成的共用电子对的数目，或者说该元素的一个原子形成的共价键的数目。共价化合物中化合价的正负由电子对的偏移来决定，电子对偏向的原子为负价，电子对偏离的原子则为正价。例如，NH₃分子中，N为-3价，H为+1价；H₂O分子中，H为+1价，则O为-2价。

由于化合价是元素的原子与其他元素原子化合时所表现出的行为，因此在单质分子中元素的化合价为0，而不论哪种化合物中，正负化合价的代数和都等于0。

2. 氧化数

1970年，国际纯粹与应用化学联合会给出的氧化数的定义是某元素的一个原子的荷电数。而这个荷电数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性大的原子而求得的。氧化数的确定规则如下：

(1)单质的氧化数为0。

(2)中性分子中所有元素的氧化数的代数和为0；在多原子离子中，各元素的氧化数的和等于离子所带的电荷数。

(3)在一般的化合物中H的氧化数为+1，而在金属氢化物(如NaH、CaH₂)中H的氧化数为-1。

(4)O在化合物中的氧化数一般为-2；在过氧化物(如HO₂、BaO₂)中O的氧化数为-1；在超氧化物中(如KO₂)中O的氧化数为-1/2号；在OF₂中O的氧化数为+2。

氧化数和化合价之间有一定的联系，也有不同之处。不难看出氧化数是指由化学式计算得到的元素原子的平均化合价，它是一个宏观的数值，可以是整数，也可以是分数。而化合价是从分子和离子微观结构的角度上，形成的化学键的数目或离子的电荷数，它只能是整数。

如图8-1所示，对于CrO₅分子，从形成化学键数目判断，Cr化合价为+6价；而将O的氧化数看成-2，计算出CrO₅中Cr的氧化数为+10。在H₃PO₄、H₃PO₃和H₃PO₂分子中，P原子的化合价均为+5价，而计算得到P的氧化数分别为+5、+3、+1。

图8-1 CrO₅、H₃PO₄、H₃PO₃、H₃PO₂分子成键示意图

3. 氧化还原反应

从反应过程中是否有电子发生转移或氧化数发生变化的角度上，化学反应可以被分为两大类，一类是氧化还原反应，另一类是非氧化还原反应。

氧化还原反应是一种极其重要的化学反应。取暖所进行的“燃烧”反应，金属的冶炼，工业上生产硫酸、硝酸过程中涉及的部分反应，由含氧酸盐制取氧气的反应等，都属于氧化还原反应。

在氧化还原反应中，失去电子、氧化数升高的过程称为氧化过程，得到电子、氧化数降低的过程称为还原过程。氧化还原反应在原电池中自发地进行，将实现化学能向电能的转化；而在电解池中则利用电能使非自发的氧化还原反应得以进行，实现电能向化学能的转化。

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

版权与免责声明：转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起两周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。