我們來看看其他 組分原子或分子的氧化態 那麽假設有氧化鎂(MgO) 氧化鎂MgO 我用不同的顏色表示氧 那麽它們的氧化態是什麽？ 你可能已經知道了 但還是來看看元素周期表吧 因爲再熟悉一下也無傷大雅 呐 鎂(Mg) 鎂有兩個價電子 它是第二主族元素 它很樂意抛棄這兩個電子 而氧(O) 地球人都知道 它是電負度最強的原子之一 它電負度太強了 以致於“氧化”都是以氧命名的 然後我們知道氧喜歡得到兩個電子 所以這簡直是天作之合 這玩意兒想丟掉兩個電子 而這玩意兒想得到兩個 那麽接下來會怎麽樣？ 鎂會失去兩個電子 它本來是中性的 那麽假設它會帶上2單位正電荷 然後 氧就帶上2單位負電荷了 因爲它拿走那兩個電子了 所以在氧化鎂分子裏 鎂的氧化態是+2 而氧的氧化態是-2 我們現在來做難一點的 假設是氫氧化鎂 Mg(OH)2 氫氧根是(OH)2 這裡氫氧根有兩個 好啦 我的思路還是… 嗯 鎂很樂意失去它的電子 兩個電子 這樣它就會帶上正電 這種假設下它的價態是正的 那麽我的思路是 嘿 鎂是+2 我先寫下來 記住啦 如果這是個電中和合物 爲了使一切和諧 全部價態加起來要等於0 那我們來看看行不行 呐 氧 我武斷認爲它的氧化態 應該是-2 那我寫下來吧 是-2 而氫 如果它和氧成鍵… 記住 這情況下 氫會先和氧 成鍵 然後一起和鎂成鍵 所以氫和氧成鍵 氫 如果它和鎂成鍵 你可能會覺得 噢 可能氫會拿走那兩個電子 然後它就變成負價的了 不過氫和氧成鍵的時候 它是放棄電子那個 它只有一個電子可以放棄 所以它是+1價 嗯… 開始你可能會說 好了 我把氧化態都加起來 +2-2就是0 還有+1 我就得到氧化態是+1 Sal 這沒道理啊 這是個電中和合物啊 你要留意的是 噢 錯了 你可是有兩個氫氧根的啊 那你應該先算出 氫氧根的總氧化態 那是-2+1 所以整個氫氧根 總共是-1價 然而你有兩個 對吧？ 你這有兩個氫氧根 所以每個氫氧根對整個化合物的 氧化態的貢獻是-1 而這有兩個 所以這是-2 再加上鎂的+2 全部加起來是0 搞定了 接下來 我想順便做點別的 我想重新回到某些問題上 不過我想順便講講 一些術語 因爲我已經某程度上用了“氧化態”、 “被氧化” 或者“被還原” 然而 我們講了那麽多 水解離的問題… 那 2份水 反應處於平衡 生成1份的H3O+和OH- 很明顯 這些都在溶液裏 現在 先看水分子 這裡水的各個氧化態是多少？ 呐 上集我們做過這個了 氧的氧化態是-2 因爲它從兩個氫那裏勾搭了兩個電子 每個氫都貢獻了1個電子 所以氫的氧化態是+1 那麽我們來看這個分子 都加起來 因爲有兩個+1的氫 所以是+2 +2加上氧的-2 等於0 水是中和合物 那這邊 氧化態又是多少？ 也就是其中一個氫離開了它的水分子 然後粘上了另一個水分子 但它沒帶走電子 所以它把電子留這裡了 那麽這個氧的氧化態還是-2 而這個氫還是+1 所以你要用-2+1 就得到-1 這次就沒問題 因爲氫氧根的確是帶負電的 那這個的價態怎麽樣？ 每個氫都是+1 然後這個氧是-2 那麽如果你看整個離子的電荷 3個氫分別是+1 那就是+3 只是加起來了 還有-2 所以就是+3-2 所以整個離子是 +1價的 而事實正是如此 現在 我想問你們 有哪個原子的氧化態變了嗎？ 這兒全部的氫… 或者說這兩份水的 或者是兩個水分子的 那我就有4個氫了 對吧？ 而它們的氧化態都是+1 等式右邊 有4個氫 全部的氧化態都是+1 那麽它們都是+1價 這個反應裏… 無論是哪個反應方向 氫都沒有被氧化 它的氧化態沒有變 可能氫在前面形成水的反應裏 被氧化了 不過這個反應裏 它沒有 同理 氧… 有兩個氧分子 是原子 這兒 每個都是-2價 這裡有兩個氧原子 每個都是-2價 對於這個反應 至少 從氧化態看 沒有電子轉手 所以這不是一個氧化還原反應 我會在下集裏詳細地講 不過我要講清楚 這兒沒東西被氧化或還原 因爲它們的氧化態保持不變 因爲有時我會說 嘿 看 鎂的氧化態是+2 而氧的氧化態是-2 鎂被氧化了 它失去了兩個電子 而氧被還原 它得到了兩個電子 那麽我指的是某個生成它的反應 但是也不總是這樣的 你可以假設一個 不必發生的反應 但是鎂的氧化態 一定是+2 而氧的氧化態 或者說氧化態 是-2 不過我相信我說鎂被氧化時 你懂我的意思 其實就是 鎂通過失去兩個電子 從一個中性的鎂 變成了一個帶正電的鎂 所以它被氧化了 接下來 我們來做些難題 過氧化氫(H2O2) 我已經說過幾次了 氧是趨向於變成-2價的 這個是-1 我想你看出特點了 這些元素都是+1 氫是+1或-1 這些都是+2 我想你明白這規律了 這就是你希望得到或失去電子 你會說 呐 水的氧通常是-2價的 所以這應該… 好啦 氫是+1 因爲它和水成鍵 而氧是-2 如果你這樣想 馬上就會碰到難題了 這是個中性分子… 嗯 兩個氫就是+2 兩個-2的氧 是-4 所以整個氧的氧化態 最終是-4 肯定不是這樣的 因爲這個不帶電 這兒就有難題了 而有難題是因爲… 如果你仔細觀察過氧化氫的結構 氧之間是成鍵的 這就是“過氧” 而每個氧又和氫成鍵 所以這時 特別是第一年的化學課上 過氧根 尤其是過氧化氫 趨向於當個特例 也有別的 但這個是個特例 這時氧的氧化態的確不是-2 我們來看這個並算算 過氧化氫的氧的 氧化態是多少 這時 在氫氧鍵中 氧會吸電子 而氫會失去電子 那麽氫是+1 另一邊也同理 氧 至少在這個鍵上 得到+1價 因爲它會得到一個電子 那氧之間的鍵呢？ 嗯… 沒理由一個氧會 吸走另一個氧的電子 所以這不會對它的氧化態的值 有任何影響 因此這情況下 這個氧的氧化態是-1 這個氧也是-1 所以每個氫的氧化態是+1 我們說過氧離子中氧的氧化態是-1 所以總的值是0 2乘+1 加上2乘-1 等於0 這是個特例 不過熟悉它很重要 我們再做一個 碳酸鐵(Ⅲ) 現在第一次… 我記得我們第一次遇到碳酸鐵(Ⅲ) 你可能會想 呃 爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ) 而這兒只有兩個鐵分子 兩個鐵原子？ 你馬上就會學到了 我們來看看氧化態 氧的 氧的氧化態 一般是-2 是-2 現在 如果碳(C)連在氧(O)上… 我們看元素周期表吧 碳和氧成鍵 碳怎麽變都行 碳 有時它喜歡貢獻電子 有時它希望得到電子 而碳和氧成鍵是 這裡可是個電子狂 如果一定要說誰奪走了電子 答案會是氧 對吧？ 所以碳會貢獻它的電子 不過碳能拿出幾個電子呢？ 嗯 看看 它有1 2 3 4個價電子 所以它真正最多能 貢獻4個價電子 回到碳酸根 所以碳最多能 貢獻4個價電子 那麽碳酸根的總的氧化態 是多少？ CO3的 所以這是+4價 因爲它只有4個了 如果它和氧成鍵 它就會貢獻全部 氧是個超級電子狂 每個氧是-2 我們來想想 我有+4 加【譯者注：口誤】 3乘-2 對吧？ 我有3個氧原子 所以是4-6等於-2 所以我們可以把整個碳酸根 看作是-2價的 那麽 如果整個碳酸根是-2 它對整個分子的氧化態的 貢獻是… 這個碳酸根 我們有3個碳酸根 每個的貢獻是-2 所以這有-6的貢獻值 如果這是-6 並且這是個中性分子 那麽我們兩個鐵就必須要 貢獻+6價 因爲全部加起來是0 如果兩個鐵加起來 貢獻了+6價 那麽每個鐵就是+3價 或者 在我們的推理裏 如果這成立 至少每個鐵會有3個電子 樂意和碳酸根待一起 那爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ)咧？ 我想現在你就懂了 因爲這是鐵價態爲3的情況 鐵… 很多金屬 特別是過渡金屬 能有幾種價態 如果你有碳酸鐵(Ⅲ) 實際上就表示 它的價態是3 或者說分子裏鐵的氧化態 會是+3 現在 我們再做一個 這很有趣 醋酸(乙酸) 我想這是第一次 我秀出醋酸的結構式 我不會講太多有機化學的內容 不過我們會看到不同的價態 或者說氧化態 [少一句] 有時候你會看到這個形式 你會覺得OK 氧 每個氧會是-2 [少一句] 每個氫會是+1 [少一句] 目前的情況如何？ 這些氧一共就是-4 至於氫 這裡是+3 然後這還有+1 你把它們都加起來就是0 你會想 噢 所以碳就沒氧化態咯 它們的氧化態一定是0 因爲只看氫和氧 我們已經是0了 那麽我們來看是否確實如此 所以如果碳和氫成鍵 誰更吸電子？ 碳氫鍵 越往右邊 電負度越強 碳的電負度更強 比起氫 碳更喜歡保留電子 或者說貪圖電子 所以在氧化還原角度看 氫失電子 它是個共價鍵 不過當然 我們知道討論氧化態的時候 就假裝是電價鍵 所以這時 你的氫將會 失電子 所以它們的氧化態分別是+1 這和我們目前知道的一致 不過其實這是另一回事 我做這裡這練習的時候 我第一時間假設氫 氧化態爲+1 我這樣是因爲 噢 分子裏的剩下的只有碳和氧 它們的電負度都更大 所以氫會變成它的+1價 如果這裡是 鹼金屬 或者鹼土金屬 我就不會那麽肯定了 我會說 氫可能會奪走它們的電子 好啦 所以這些都會給碳一個電子 因此光從氫身上 碳就得到-3價了 這些失電子 而這家夥得到了3電子 所以它的價態減少3 碳碳鍵 嗯 沒理由 一個碳可以從另一個碳上奪走電子 碳碳生而平等 所以沒有電子轉移 所以這碳被氧化了3價 現在這邊又怎麽樣呢？ 已知這氫的氧化態 會是+1 它會把電子給這個氧 而這個氧 就跟大部分氧一樣 需要吸兩個電子 一個來自碳 一個來自氫 所以氧的氧化態是-2 這個氧也需要吸走兩個電子 這情況下 它們兩個都會 來自這個橙色的碳 那麽它的氧化態就是-2 所以這個碳的氧化態是多少？ 它給了兩個電子這兒家夥 然後有給了1個電子下面這個氧 提醒一下 這家夥得到一個碳的電子 和一個氫的 這裡沒了1個 那裏沒了兩個 它失去了3個電子 所以事實上 它是+3價的 因此結果是醋酸的碳的 平均氧化態是0 因爲如果你取-3和+3的平均值 會得到0 這就是爲什麽我說 噢可能它們是0 但如果你真的寫出它們的氧化態 這個綠色的碳 氧化態-3 而這個橙色的C 橙色碳 氧化態是+3 如果你懂了這個例子 我並不覺得這太複雜 你會變成氧化態迷的 那麽我想你都準備好了 下集 我們會開始研究 氧化還原反應