我们来看看其他
组分原子或分子的氧化态
那么假设有氧化镁(MgO)
氧化镁MgO
我用不同的颜色表示氧
那么它们的氧化态是什么？
你可能已经知道了
但还是来看看元素周期表吧
因为再熟悉一下也无伤大雅
呐 镁(Mg)
镁有两个价电子
它是第二主族元素
它很乐意抛弃这两个电子
而氧(O) 地球人都知道
它是电负性最强的原子之一
它电负性太强了
以致于“氧化”都是以氧命名的
然后我们知道氧喜欢得到两个电子
所以这简直是天作之合
这玩意儿想丢掉两个电子
而这玩意儿想得到两个
那么接下来会怎么样？
镁会失去两个电子
它本来是中性的
那么假设它会带上2单位正电荷
然后 氧就带上2单位负电荷了
因为它拿走那两个电子了
所以在氧化镁分子里
镁的氧化态是+2
而氧的氧化态是-2
我们现在来做难一点的
假设是氢氧化镁 Mg(OH)2
氢氧根是(OH)2
这里氢氧根有两个
好啦 我的思路还是… 嗯
镁很乐意失去它的电子 两个电子
这样它就会带上正电
这种假设下它的价态是正的
那么我的思路是
嘿 镁是+2
我先写下来
记住啦 如果这是个电中性化合物
为了使一切和谐
全部价态加起来要等于0
那我们来看看行不行
呐 氧
我武断认为它的氧化态
应该是-2
那我写下来吧
是-2
而氢 如果它和氧成键…
记住 这情况下 氢会先和氧
成键
然后一起和镁成键
所以氢和氧成键
氢 如果它和镁成键
你可能会觉得 噢
可能氢会拿走那两个电子
然后它就变成负价的了
不过氢和氧成键的时候
它是放弃电子那个
它只有一个电子可以放弃
所以它是+1价
嗯… 开始你可能会说 好了
我把氧化态都加起来
+2-2就是0 还有+1
我就得到氧化态是+1
Sal 这没道理啊
这是个电中性化合物啊
你要留意的是 噢 错了
你可是有两个氢氧根的啊
那你应该先算出
氢氧根的总氧化态
那是-2+1
所以整个氢氧根
总共是-1价
然而你有两个 对吧？
你这有两个氢氧根
所以每个氢氧根对整个化合物的
氧化态的贡献是-1
而这有两个
所以这是-2 再加上镁的+2
全部加起来是0
搞定了
接下来 我想顺便做点别的
我想重新回到某些问题上
不过我想顺便讲讲
一些术语
因为我已经某程度上用了“氧化态”、
“被氧化” 或者“被还原”
然而 我们讲了那么多
水解离的问题…
那 2份水
反应处于平衡
生成1份的H3O+和OH-
很明显 这些都在溶液里
现在 先看水分子
这里水的各个氧化态是多少？
呐 上集我们做过这个了
氧的氧化态是-2
因为它从两个氢那里勾搭了两个电子
每个氢都贡献了1个电子
所以氢的氧化态是+1
那么我们来看这个分子
都加起来
因为有两个+1的氢
所以是+2
+2加上氧的-2 等于0
水是中性化合物
那这边 氧化态又是多少？
也就是其中一个氢离开了它的水分子
然后粘上了另一个水分子
但它没带走电子
所以它把电子留这里了
那么这个氧的氧化态还是-2
而这个氢还是+1
所以你要用-2+1
就得到-1
这次就没问题
因为氢氧根的确是带负电的
那这个的价态怎么样？
每个氢都是+1
然后这个氧是-2
那么如果你看整个离子的电荷
3个氢分别是+1 那就是+3
只是加起来了
还有-2
所以就是+3-2 所以整个离子是
+1价的 而事实正是如此
现在 我想问你们
有哪个原子的氧化态变了吗？
这儿全部的氢…
或者说这两份水的
或者是两个水分子的
那我就有4个氢了
对吧？ 而它们的氧化态都是+1
等式右边 有4个氢
全部的氧化态都是+1
那么它们都是+1价 这个反应里…
无论是哪个反应方向
氢都没有被氧化
它的氧化态没有变
可能氢在前面形成水的反应里
被氧化了
不过这个反应里 它没有
同理 氧…
有两个氧分子 是原子 这儿
每个都是-2价
这里有两个氧原子
每个都是-2价
对于这个反应 至少
从氧化态看 没有电子转手
所以这不是一个氧化还原反应
我会在下集里详细地讲
不过我要讲清楚
这儿没东西被氧化或还原
因为它们的氧化态保持不变
因为有时我会说 嘿 看
镁的氧化态是+2
而氧的氧化态是-2
镁被氧化了
它失去了两个电子
而氧被还原
它得到了两个电子
那么我指的是某个生成它的反应
但是也不总是这样的
你可以假设一个
不必发生的反应
但是镁的氧化态
一定是+2
而氧的氧化态
或者说氧化态 是-2
不过我相信我说镁被氧化时
你懂我的意思
其实就是 镁通过失去两个电子
从一个中性的镁
变成了一个带正电的镁
所以它被氧化了
接下来 我们来做些难题
过氧化氢(H2O2)
我已经说过几次了
氧是趋向于变成-2价的
这个是-1
我想你看出特点了 这些元素都是+1
氢是+1或-1
这些都是+2
我想你明白这规律了
这就是你希望得到或失去电子
你会说 呐
水的氧通常是-2价的
所以这应该…
好啦
氢是+1 因为它和水成键
而氧是-2
如果你这样想 马上就会碰到难题了
这是个中性分子…
嗯 两个氢就是+2
两个-2的氧
是-4
所以整个氧的氧化态
最终是-4
肯定不是这样的
因为这个不带电
这儿就有难题了
而有难题是因为…
如果你仔细观察过氧化氢的结构
氧之间是成键的
这就是“过氧”
而每个氧又和氢成键
所以这时
特别是第一年的化学课上
过氧根 尤其是过氧化氢
趋向于当个特例
也有别的 但这个是个特例
这时氧的氧化态的确不是-2
我们来看这个并算算
过氧化氢的氧的
氧化态是多少
这时 在氢氧键中
氧会吸电子
而氢会失去电子
那么氢是+1
另一边也同理
氧 至少在这个键上 得到+1价
因为它会得到一个电子
那氧之间的键呢？
嗯… 没理由一个氧会
吸走另一个氧的电子
所以这不会对它的氧化态的值
有任何影响
因此这情况下 这个氧的氧化态是-1 【译者注：板书更正，氧是-1价而不是+1价】
这个氧也是-1
所以每个氢的氧化态是+1
我们说过氧离子中氧的氧化态是-1
所以总的值是0
2乘+1 加上2乘-1 等于0
这是个特例
不过熟悉它很重要
我们再做一个
碳酸铁(Ⅲ)
现在第一次…
我记得我们第一次遇到碳酸铁(Ⅲ)
你可能会想 呃
为什么这叫碳酸铁(Ⅲ)
而这儿只有两个铁分子
两个铁原子？
你马上就会学到了
我们来看看氧化态
氧的
氧的氧化态 一般是-2
是-2
现在 如果碳(C)连在氧(O)上…
我们看元素周期表吧
碳和氧成键
碳怎么变都行
碳 有时它喜欢贡献电子
有时它希望得到电子
而碳和氧成键是
这里可是个电子狂
如果一定要说谁夺走了电子
答案会是氧
对吧？
所以碳会贡献它的电子
不过碳能拿出几个电子呢？
嗯 看看
它有1 2 3 4个价电子
所以它真正最多能
贡献4个价电子
回到碳酸根
所以碳最多能
贡献4个价电子
那么碳酸根的总的氧化态
是多少？
CO3的
所以这是+4价
因为它只有4个了
如果它和氧成键 它就会贡献全部
氧是个超级电子狂
每个氧是-2
我们来想想
我有+4 加【译者注：口误】 3乘-2
对吧？
我有3个氧原子
所以是4-6等于-2
所以我们可以把整个碳酸根
看作是-2价的
那么 如果整个碳酸根是-2
它对整个分子的氧化态的
贡献是…
这个碳酸根
我们有3个碳酸根
每个的贡献是-2
所以这有-6的贡献值
如果这是-6 并且这是个中性分子
那么我们两个铁就必须要
贡献+6价
因为全部加起来是0
如果两个铁加起来
贡献了+6价
那么每个铁就是+3价
或者 在我们的推理里 如果这成立
至少每个铁会有3个电子
乐意和碳酸根待一起
那为什么这叫碳酸铁(Ⅲ)咧？
我想现在你就懂了
因为这是铁价态为3的情况
铁… 很多金属
特别是过渡金属
能有几种价态
如果你有碳酸铁(Ⅲ)
实际上就表示
它的价态是3
或者说分子里铁的氧化态
会是+3
现在 我们再做一个
这很有趣
醋酸(乙酸)
我想这是第一次
我秀出醋酸的结构式
我不会讲太多有机化学的内容
不过我们会看到不同的价态
或者说氧化态
[少一句]
有时候你会看到这个形式
你会觉得OK
氧 每个氧会是-2
[少一句]
每个氢会是+1
[少一句]
目前的情况如何？
这些氧一共就是-4
至于氢
这里是+3 然后这还有+1
你把它们都加起来就是0 你会想 噢
所以碳就没氧化态咯
它们的氧化态一定是0
因为只看氢和氧
我们已经是0了
那么我们来看是否确实如此
所以如果碳和氢成键
谁更吸电子？
碳氢键
越往右边 电负性越强
碳的电负性更强
比起氢 碳更喜欢保留电子
或者说贪图电子
所以在氧化还原角度看
氢失电子
它是个共价键 不过当然
我们知道讨论氧化态的时候
就假装是离子键
所以这时 你的氢将会
失电子
所以它们的氧化态分别是+1
这和我们目前知道的一致
不过其实这是另一回事
我做这里这练习的时候
我第一时间假设氢
氧化态为+1
我这样是因为 噢
分子里的剩下的只有碳和氧
它们的电负性都更大
所以氢会变成它的+1价
如果这里是
碱金属 或者碱土金属
我就不会那么肯定了
我会说 氢可能会夺走它们的电子
好啦
所以这些都会给碳一个电子
因此光从氢身上
碳就得到-3价了
这些失电子
而这家伙得到了3电子
所以它的价态减少3
碳碳键 嗯 没理由
一个碳可以从另一个碳上夺走电子
碳碳生而平等
所以没有电子转移
所以这碳被氧化了3价
现在这边又怎么样呢？
已知这氢的氧化态
会是+1
它会把电子给这个氧
而这个氧 就跟大部分氧一样
需要吸两个电子
一个来自碳 一个来自氢
所以氧的氧化态是-2
这个氧也需要吸走两个电子
这情况下 它们两个都会
来自这个橙色的碳
那么它的氧化态就是-2
所以这个碳的氧化态是多少？
它给了两个电子这儿家伙
然后有给了1个电子下面这个氧
提醒一下 这家伙得到一个碳的电子
和一个氢的
这里没了1个 那里没了两个
它失去了3个电子
所以事实上 它是+3价的
因此结果是醋酸的碳的
平均氧化态是0
因为如果你取-3和+3的平均值
会得到0
这就是为什么我说 噢可能它们是0
但如果你真的写出它们的氧化态
这个绿色的碳 氧化态-3
而这个橙色的C 橙色碳
氧化态是+3
如果你懂了这个例子
我并不觉得这太复杂
你会变成氧化态迷的
那么我想你都准备好了
下集 我们会开始研究
氧化还原反应