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