第二节 化合价

什么是化合价

我们已经知道，水是由氢元素和氧元素组成的化合物。研究结果发现， 当氢元素跟氧元素化合成水时，氢原子和氧原子的个数比一定为 2∶1。

对其它化合物的组成进行研究时，同样发现组成它们的不同元素在化合时，其原子个数也都有固定的比值。例如，氢元素跟氯元素化合生成氯化氢(HCl)时，氢原子和氯原子的个数比为 1∶1；碳元素跟氧元素化合生成一氧化碳(CO2)时，碳原子和氧原子的个数比为 1∶2；氮元素跟氢元素化合生成氨(NH3)时，氮原子和氢原子的个数比为 1∶3。

人们把一种元素一定数目的原子跟其它元素一定数目的原子相化合的性质叫做元素的化合价。

元素的化合价是用确定的数值来表示的。常见元素的化合价见下表。表 3—1 常见元素的化合价

【议一议】从表 3—1 中可以看出元素的化合价具有哪些特点？

元素的化合价有正价和负价之分。金属元素通常只具有正价；而非金属元素一般来说，既有正价，又有负价。

许多元素的化合价是可变的。同一种元素在不同条件下形成不同化合物时，显示的化合价可能不同。例如，碳在氧气或空气充足时燃烧生成二氧化

+ 4

碳，碳元素显 + 4价，可表示为CO 2 ；而碳在氧气或空气不充足时燃烧生成

+ 2

一氧化碳(CO)，碳元素显 + 2价，可表示为CO。因而碳元素可显 + 2价和 + 4

价。另外，氯、硫、磷、铁等也都有变价。

【想一想】在氧气和氢气中，氧元素和氢元素的化合价各是多少？

元素的化合价是元素跟其它元素在形成化合物时表现出来的一种性质， 所以，在单质中元素的化合价为零。

化合价的实质

元素化合价的数值表示什么意义呢？元素的化合价为什么有正负之分呢？要弄清这些问题，必须了解在化学反应中元素的原子间是怎样进行结合的。

我们知道，元素的性质跟它的原子的最外层上的电子数有着密切的关系。除稀有气体元素的原子外，其它元素原子的最外层均未达到稳定结构。大量事实说明，大多数元素的原子在化学反应中都有使它的最外电子层达到稳定结构的倾向。

【想一想】钠和氯气反应生成什么物质？运用核外电子排布的知识分析这一物质生成的过程。

钠和氯气反应生成氯化钠。在氯化钠中，钠元素显+1 价，氯元素显-1 价。这是因为在形成氯化钠的过程中，每个钠原子失去 1 个电子，形成带 1

个单位正电荷的阳离子；每个氯原子得到 1 个电子，形成带 1 个单位负电荷的阴离子。像氯化钠这种由阴、阳离子相互作用形成的化合物，叫做离子化合物。可见，在离子化合物中，元素的化合价的数值，就是这种元素的 1 个原子失去或得到电子的数目。其原子失去电子的元素显正价，其原子得到电子的元素显负价。

还有一些化合物，像氯化氢、水、二氧化碳等，它们不是离子化合物， 而是共价化合物。在共价化合物中，元素的化合价也与元素的原子结构有着密切的关系。

氢气和氯气反应生成氯化氢，可用下式表示： 氢气+氯气→氯化氢

(H2) (Cl2) (HCl)

在氯化氢分子中，氢元素显+1 价，氯元素显-1 价。这是因为氢元素的原子和氯元素的原子，都有得到 1 个电子形成稳定结构的倾向。由于获得电子的能力相差不大，所以在形成氯化氢分子的过程中，氢原子和氯原子各以最外层上的 1 个电子组成 1 个电子对，这对电子为氢原子和氯原子所共有，从而使双方原子的最外层都达到稳定结构。由于氯原子比氢原子对共用电子对的吸引力强，共用电子对偏向氯原子，而偏离氢原子。像氯化氢这种以共用电子对形成的化合物叫做共价化合物。

在共价化合物里，元素的化合价的数值，就是这种元素的一个原子和其它元素的原子形成共用电子对的数目。共用电子对偏向哪种原子，那种元素就显负价；共用电子对偏离哪种原子，那种元素就显正价。

在化合物里元素的正负化合价之间有什么关系呢？

氯化镁(MgCl2)是一种离子化合物，其中镁元素显+2 价，氯元素显-1 价， (+2)+(-1)×2=0。

在离子化合物里由于阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷

总数，所以正负化合价的代数和等于零。

水是一种共价化合物，其中氢元素显+1 价，氧元素显-2 价，(+1)× 2+(-2)=0。

在共价化合物里正负化合价的代数和也等于零。

由此可见，在化合物里各元素正负化合价的代数和一定等于零。

【练一练】计算氧化汞、二氧化碳中各元素正、负化合价的代数和。