化合價 - Wikiwand
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化合價

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化合價(英語:Valence)是由一定元素原子構成的化學鍵的數量[1]。一個原子是由原子核和外圍的電子構成的,電子在原子核外圍是分層運動的,化合物的各個原子是以和化合價同樣多的化合鍵互相連接在一起的[2]。 元素周圍的價電子形成價鍵,單價原子可以形成一個共價鍵,雙價原子可形成兩個σ鍵或一個σ鍵加一個π鍵[3]

共價,在1919年,Irving Langmuir利用這個詞解釋Gilbert N. Lewis的立方體原子模型,任一原子和周圍原子之間成對電子的分享叫做原子的共價,例如,如果有+1價,代表需要丟掉一個電子才能變成完整的價電子數;反之,如果是-1價時,則需要得到一個電子才會變成完整的價電子數,因此在這兩個原子之間的鍵結電子能互相的補充或分享他們的電子以至形成穩定的價電子數。在這之後,「共價」的詞比「價」更能被敘述、討論。

化學鍵

  • 離子鍵,如原子和原子互相結合成氯化鈉(食鹽),就是鈉原子失去一個電子,使最外層電子數達到8,但也因此帶一個正電荷,氯原子奪取一個電子,使最外層電子數達到8,但也因此帶一個負電荷,兩個帶電荷的原子依靠電荷力聯繫在一起,形成新物質。所以氯是負1價,鈉是正1價。這種鍵的結合力較弱,在電解質中,如中,兩種原子就會分離成離子,在水中溶解。
  • 共價鍵有機化合物原子和原子就是依靠這種方式連接的,碳原子分出一個電子和一個氫原子最外層的電子組成兩個電子的穩定結構,圍繞兩個原子核運動,也就是它們分享這兩個電子。氫原子最外層達到2個電子。和四個氫原子分享,碳原子的最外層也達到了8個電子,所以氫是1價,碳是4價。這種鍵的結合力較強,不容易分離成離子。共價鍵中還包括一種特例,即配位鍵,它是由一個原子單方面提供電子對而跟另一個原子共用的化學鍵。銨根硫酸根等酸根離子都有配位鍵。

常見的價態

在元素週期表中的主族,一到七族之間,價是多變的,但是通常只從(正負)一到四價。鍵數的形成通常被認為是固定的,但是事實上,是不正確的,例如,通常是+3價,但是在五氧化二磷中是+5價。

儘管如此,許多元素的價數跟他們在週期表中的位置有關,根據八隅體規則,1族的金屬(鹼金屬)化合價通常為+1,17族(鹵素)通常具有的化合價通常為-1,以此類推。

稀有氣體最外層電子數已經達到了2個或8個,所以很難和其他物質化合。(過去人們認為稀有氣體不能化合,所以稱之為惰性氣體。但人們發現稀有氣體可以與其他物質化合,例如產生氧化物、氟化物或氙酸。)

價與氧化態比較

由於長時間價這個詞的模糊性[4],如今有在實際中使用其他的符號及方式,如IUPAC無機化學命名[5]中使用的氧化數氧化態更能清楚的表明在一個分子中電子的狀態。在一個分子中原子的[[氧化態表現出獲得或失去的價電子數[6]

相對於化合價,氧化態可以是正(正電原子)或負(負電原子)的。在一個高氧化態的原子可以具有絕對值大於4的價數,例如,過氯酸根),氯具有+7價。

常見的化合價列表

常見元素在化合物中的化合價

常見元素在化合物中的化合價
金屬元素 元素符號 常見的化合價 非金屬元素 元素符號 常見的化合價
+1 +1
+1 -1
+1 -2,-1
+2 -1、+5、+7
+2 -1、+5、+7
+2 -1、+5、+7
+2 -3、+3、+5
+3 -3、+5
+1、+2 -2、+4、+6
+2、+3 -4、+2、+4
+2、+4、+6、+7 -4、+4
  1. 由此表可看出同一元素的化合價並不是固定的。如二氧化碳)中+4價,可在一氧化碳)中碳僅為+2價。
  2. 此外某一元素化合價往往存在着這樣的規律:該元素的負價態的最高價的絕對值加上該元素的正價態的最高價的為8。如,負價態的最高價為-4,正價態的最高價為+4
  3. 金屬元素跟非金屬元素化合時,金屬元素顯正價,非金屬元素顯負價。
  4. 化合價有正價和負價。
  5. 在個別情況下,在同一種化合物內,同一中元素的化合價也未必相同。例如在四氧化三鐵(Fe3O4)當中,兩個鐵原子顯+3價,而另外一個鐵原子則顯+2價。
  6. 元素化合價應寫在元素符號上方且應該先寫+-號再寫數字,數字為1時不可省略掉1如:Na(+1)2O(-2)
  7. 單質中元素的化合價為0

常見離子的化合價

常見離子的化合價
名稱 化學式 化合價
氫氧根 -1
硝酸根 -1
銨根 +1
硫酸根 -2
碳酸根 -2
碳酸氫根 -1
亞硫酸根 -2
亞硫酸氫根 -1
磷酸根 -3
磷酸一氫根 -2
磷酸二氫根 -1
鹽酸根 -1
次氯酸根 -1
氯酸根 -1
高氯酸根 -1
錳酸根 -2
高錳酸根 -1
過氧根 -2
超氧根 -1
硼酸根 -3
  1. 銨根離子可以視為金屬離子。
  2. 原子團的化合價與其電荷數相等。
  3. 氫氧根用來構成,而羥基用來構成有機物,且不是離子
  4. 鹽酸根的酸叫作氯化氫,只有其溶液叫作鹽酸。含有鹽酸根的鹽 (化學)讀作「氯化某」而不是「鹽酸某」。
  5. 在參與酸鹼鹽的化學反應時通常呈+2價,即「亞鐵離子」。但氧化鐵中的鐵元素在反應中通常依然呈+3價,即「離子」。

表示方法

一般寫在化學式元素正上方,如:

一氧化碳:

硫酸根離子:

過錳酸鉀製備氧氣:

參考資料

  1. ^ Note: A valence bond (or bonding equivalent) is a covalent or ionic bond, formed by the interaction of two bonding electrons.
  2. ^ IUPAC Gold Book definition: valence
  3. ^ The Free Dictionary: valence
  4. ^ IUPACIUPAC Gold Book definition: oxidation number
  5. ^ IUPACIUPAC Gold Book definition: lambda
  6. ^ IUPAC Gold Book definition: oxidation state
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