氧化数：概念，消除方法及实例 - 化学 - 2025

的氧化数，也被称为氧化态，是一种描述了在原子的增益或电子的损失，假设其中它是一个部分的化合物具有纯粹的离子特性。因此，当谈到氧化数时，假定发现所有原子都是静电相互作用的离子。

尽管实际情况比到处都包含离子要复杂得多，但是氧化数对于解释氧化物还原（redox）反应确实有用。更改这些数字可以揭示哪些物种已被氧化或失去了电子，或者电子是否被还原或获得了。

覆盖铁制装饰品和雕像的氧化层由一部分O2-阴离子组成，其中氧的氧化值为-2。资料来源：德拉库诺瓦

单原子离子的离子电荷与其氧化数相匹配。例如，在无数矿物中发现的最丰富的氧化物阴离子O ^2-的氧化数为-2。解释如下：与基态O的氧原子相比，它有两个额外的电子。

氧化数很容易从分子式计算得出，当涉及离子堆积的无机化合物时，氧化数通常更有用和相关。同时，在有机化学中，它的重要性不高，因为几乎所有键都基本上是共价键。

如何获得氧化数？

电中性

化合物中的离子电荷之和必须等于零，以使其为中性。只有离子可以带正电荷或负电荷。

因此，假定氧化数之和也必须等于零。牢记这一点并执行一些算术计算，我们可以提取或确定任何化合物中原子的氧化数。

巴伦西亚斯

化价在确定原子的氧化数方面并不可靠，尽管有几个例外。例如，第1组的所有元素（碱金属）的化合价为1，因此不变的氧化数为+1。碱土金属（第2组的金属，氧化值为+2）也是如此。

请注意，氧化正数始终以“ +”符号开头：+ 1，+ 2，+ 3等。并以相同的方式显示负数：-1，-2，-3等。

一般规则

确定氧化数时，必须考虑一些通用规则：

-氧和硫的氧化数为-2：O ^2-和S ^2-

-纯元素的氧化数为0：Fe ⁰，P ₄ ⁰，S ₈ ⁰

-The氢原子，取决于它是谁键合到具有1（H的氧化数⁺）或-1（H ^- ）

-Halogens，只要它们不与氧或氟结合，具有-1的氧化数：F ^- ，氯^- ，溴^-和我^-

-对于一个多原子离子，如OH ^- ，氧化数之和应不等于零，但到电荷离子的，这将是-1 OH ^-（O ^2- ħ ⁺）^-

-普通条件下的金属具有正氧化数

算术运算

假设我们有化合物PbCO ₃。如果我们识别出碳酸根阴离子CO ₃ ^2-，则所有氧化值的计算将很简单。我们从相同的碳酸盐开始，知道氧气的氧化数是-2：

（C ^x O ₃ ^2-）^2-

氧化数之和必须等于-2：

x + 3（-2）= -2

x -6 = -2

x = +4

因此，碳的氧化数为+4：

（C ⁴⁺ O ₃ ^2-）^2-

PbCO ₃现在看起来像：

铅^z C ⁴⁺ O ₃ ^2-

同样，我们添加氧化数，使其等于零：

z + 4-6 = 0

z = +2

因此，铅的氧化数为+2，因此可以认为它以Pb ²⁺阳离子的形式存在。实际上，甚至没有必要进行此计算，因为知道碳酸根的电荷为-2，铅，它的抗衡离子必定必须具有+2的电荷才能具有电子中性。

例子

下面将提及不同化合物中各种元素的氧化数的一些实例。

氧

所有金属氧化物都具有O ^2-的氧：CaO，FeO，Cr ₂ O ₃，BeO，Al ₂ O ₃，PbO ₂等。但是，在过氧化物阴离子O ₂ ^2-中，每个氧原子的氧化数为-1。同样地，在超氧阴离子，O- ₂ ^- ，每个氧原子具有的-1/2的氧化数。

另一方面，当氧与氟结合时，它获得正氧化数。例如，在二氟化氧OF _2中，氧具有正氧化数。哪一个？知道氟为-1，我们有：

O ^x F ₂ ^-1

x + 2（-1）= 0

x -2 = 0

x = +2

因此，具有氧的氧化数2（O ^{2 +}）在₂（O ²⁺ ˚F ₂ ^- ）。

氮

氮的主要氧化数-3（N ^3- ħ ₃ ¹），3（N ³⁺ ˚F ₃ ^{- ）}和5（N ₂ ⁵⁺ ø ₅ ^2-）。

氯

氯的主要氧化值之一是-1。但是当它与氧，氮或氟，更多的负电性元素结合时，一切都会改变。当发生这种情况，它获得正氧化数，如：1（N ^3-氯₃ ⁺，氯⁺ ˚F ^- ，氯₂ ⁺ ø ^2-），2，3（CLO ₂ ^- ），4，+5（ClO ₂ ⁺），+ 6和+7（Cl ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2-）。

钾盐

钾的所有化合物的氧化数均为+1（K ⁺）；除非它是一个非常特殊的条件下，它可以收购-1氧化值（K ^- ）。

硫

硫的情况与氯相似：只要不与氧，氟，氮或相同的氯结合，其氧化值为-2。例如，你的其他氧化数是：-1，+ 1（s ^ ₂ ⁺¹氯₂ ^- ），2（S ^{2 +}氯₂ ^- ），3（š ₂ ö ₄ ^2-），4（ S ⁴⁺ O _{2 2} ^-），+ 5和+6（S ⁶⁺ O ₃ ^2-）。

碳

碳的主要氧化态为-4（C ^4- H ₄ ⁺）和+4（C ⁴⁺ O ₂ ^2-）。这是我们开始看到此概念失败的地方。无论是在甲烷CH _4中，还是在二氧化碳CO _2中，我们都没有碳分别为C ⁴或C ⁴⁺离子，而是形成了共价键。

在某些有机化合物的分子式中，还可以找到碳的其他氧化数，例如-3，-2，-1和0。但是，再一次地，假设碳原子上的离子电荷不是很有效。

比赛

最后，磷的主要氧化数为-3（Ca ₃ ²⁺ P ₂ ^3-），+ 3（H ₃ ⁺ P ³⁺ O ₃ ^2-）和+5（P ₂ ⁵⁺ O _5）^2-）。

参考文献

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