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