(一)元素的氧化數(shù)
元素的氧化素是指分子中各原子所表現(xiàn)出來的形式電荷數(shù)。確定元素氧化數(shù)的原則是:
1.在單質(zhì)的氧化數(shù)為零。
2.在簡單離子中,元素的氧化數(shù)等于該離子所帶的電荷數(shù)。例如,Na+中Na的氧化數(shù)為+1,S2-中S的氧化數(shù)為-2。
3.氧在化合物中的氧化數(shù)為-2(過氧化物如H2O2中,氧的氧化數(shù)為-1,氫在化合物中的氧化數(shù)為+1,(金屬氫化物如CaH2中,氫的氧化數(shù)為-1)。
4.分子中各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等于零。
在離子化合物中元素的氧化數(shù)和它的化合價是一致的;在共價化合物中元素的氧化數(shù)與它的共價有所不同。氧化數(shù)有正、負之分,而共價則無正、負。元素的化合價只能是整數(shù),而元素的氧化數(shù)可是整數(shù)彵可是分數(shù)。
例1:求Na2S4O6中S的氧化數(shù)。
解:設(shè)Na2S4O6中S的氧化數(shù)為x:
2×1+4x+6×(-2)=0
4x=10
x=+(5/2)
即Na2S4O6中S的氧化數(shù)為+(5/2)。
。ǘ)氧化還原的概念
在化學發(fā)展的初期,氧化是指物質(zhì)與氧化合的過程,還原是指物質(zhì)失去氧的過程。例如,汞與氧化合生成的氧化汞時,汞被氧化生成氧化汞。醫(yī).學全.在.線m.zxtf.net.cn
2Hg+O2→2HgO
相反地,當氧化汞加熱分解成汞和氧時,氧化汞失去氧被還原成汞。
2HgO→2Hg+O2
以后氧化還原的概念擴大了,認為物質(zhì)失去氫的過程也是氧化,與氫結(jié)合的過程則是還原。這種去氫氧化(即脫氫氧化),加氫還原的概念,在有機化學和生物化學中應(yīng)用較為廣泛。例如,乙醇脫氫被氧化成乙醛。
丙酮加氫被還原成異丙醇。
然而,這些概念不能應(yīng)用到?jīng)]有氫和氧參加的氧化還原反應(yīng)上,也沒有指出氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)。
現(xiàn)在認為,氧化還原反應(yīng)的特征是在反應(yīng)前后某些元素的氧化數(shù)有了改變,其實質(zhì)是物質(zhì)之間有電子的得失。因此,有些反應(yīng)雖然沒有氧或氫參加,但由于有氧化數(shù)的改變,即有電子的得失,所以也是氧化還原反應(yīng)。例如,鋅與銅離子的反應(yīng)。
Zn+Cu2+→Zn2+Cu
反應(yīng)中,每個鋅原子失去兩個電子,變?yōu)殇\離子,氧化數(shù)由零升高到+2,鋅被氧化是還原劑;每個銅離子接受兩個電子,變?yōu)殂~,氧化數(shù)由+2降低到零,銅離子被還原是氧化劑。
Zn-2e-→Zn2+ (氧化反應(yīng))
Cu2++2e-→Cu (氧化反應(yīng))
我們把物質(zhì)失去電子(元素的氧化數(shù)升高)的過程稱為氧化;物質(zhì)得到電子(元素的氧化數(shù)降低)的過程稱為還原。在任何化學反應(yīng)中,若有得到電子的物質(zhì),必然有失去電子的物質(zhì),且得失電子總數(shù)相等,因而氧化與還原必定同時發(fā)生。