化合价
化合价 我们已经知道钠跟氯气起反应生成氯化钠(NaCl)、氢气跟氯气起反应生成氯化氢(HCl),在氯化钠和氯化氢中,组成元素的原子个数比都是 1∶1;而在镁跟氯气反应生成氯化镁(MgCl2)和氧气跟氢气反应生成水
(H2O)时,组成元素的原子个数比都是 1∶2。更多的科学事实证明:元素之间相互化合时,各元素原子的个数比有一定的数目,这个数目比使离子化合物中的阴、阳离子或共价化合物中各元素原子的最外电子层都成为稳定结构,形成稳定的化合物。化学上把一种元素一定数目的原子与其它元素一定数目的原子化合的性质,叫做这种元素的化合价。
元素的化合价是元素的一种性质,这种性质是它的原子内部结构的反映,元素的化合价不但有一定的数值,而且有正价和负价。那么元素的化合价跟它的原子结构有什么关系呢?
- 离子化合物中元素的化合价
在离子化合物里,元素化合价的数值,就是这种元素的一个原子得失电子的数目。原子失去电子成为带正电的阳离子,该元素的化合价是正价;原子得到电子成为带负电的阴离子,该元素的化合价是负价。显然,在离子化合物中,离子所带电荷的正负和数目与化合价是一致的。例如在氯化镁这种化合物里,1 个镁原子失去 2 个电子,镁为+2 价;而 1 个氯原子得到 1 个电子,氯为-1 价。
- 共价化合物中元素的化合价
在共价化合物里,元素化合价的数值,就是这种元素一个原子提供(或接受)跟其它元素的原子形成共用电子对的电子数目。化合价的正负由电子对的偏移来决定。由于电子带有负电荷,电子对偏向哪种元素的原子,那种元素就为负价;电子对偏离哪种元素的原子,那种元素就为正价。例如在水这种化合物里,由于一个氧原子跟两个氢原子形成 2 个共用电子对,而一个
氢原子跟氧原子只形成 1 个共用电子对,且共用电子对偏离氢原子,偏向氧原子,所以,氧为-2 价,氢为+1 价。
【问题讨论】
不论在离子化合物还是共价化合物里,正负化合价的代数和为什么都等于零?
在化合物里,金属元素通常显正价,非金属元素通常显负价。但在非金属氧化物里,氧一般显负价,另一种非金属元素显正价。氧和氢在它们各自的化合物里,氧通常显-2 价,氢通常显+1 价。
另外,在不同条件下,同一元素的原子得失电子(或形成共用电子对) 的数目可以不同,因此,这些元素就显示出可变化合价。例如在不同条件下, 铁可显+2 价或+3 价,硫可显-2 价、+4 价或+6 价。
元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质。因此,在单质分子里,元素的化合价为零。
不仅元素表现出一定的化合价,某些原子团也表现出一定的化合价。如在氢氧化钙中,钙为+2 价,氢氧根为-1 价,在硫酸镁中,镁为+2 价,硫酸根为-2 价;在硝酸铝中,铝为+3 价,硝酸根为-1 价;在碳酸钠中,钠为+1 价,碳酸根为-2 价;在磷酸钾中,钾为+1 价,磷酸根为-3 价等。
常见元素及根的化合价见表 6-1。