化合价

对于一种元素，其一定数目的原子，与其他元素化合的性质，叫做这种元素的化合价（英语：Valence）。^[1]化合价的数目是由一定元素的原子构成的化学键的数量^[2]。一个原子是由原子核和外围的电子构成的，电子在原子核外围是分层运动的，化合物的各个原子是以和化合价同样多的化合键互相连接在一起的^[3]。元素周围的价电子形成价键，单价原子可以形成一个共价键，双价原子可形成两个σ键或一个σ键加一个π键^[4]。

1919年，美国化学家欧文·朗缪尔以“共价”一词解释吉尔伯特·路易斯的立方体原子模型，任一原子和周围原子之间成对电子的分享叫做原子的共价，例如，如果有+1价，代表需要丢掉一个电子才能变成完整的价电子数；反之，如果是-1价时，则需要得到一个电子才会变成完整的价电子数，因此在这两个原子之间的键结电子能互相的补充或分享他们的电子以至形成稳定的价电子数。在这之后，“共价”的词比“价”更能被叙述、讨论。

化学键[编辑]

离子键，如钠原子和氯原子互相结合成氯化钠（食盐），就是钠原子失去一个电子，使最外层电子数达到8，但也因此带一个正电荷，氯原子夺取一个电子，使最外层电子数达到8，但也因此带一个负电荷，两个带电荷的原子依靠电荷力联系在一起，形成新物质。所以氯是负1价，钠是正1价。这种键的结合力较弱，在电解质中，如水中，两种原子就会分离成离子，在水中溶解。

共价键，有机化合物中碳原子和氢原子就是依靠这种方式连接的，碳原子分出一个电子和一个氢原子最外层的电子组成两个电子的稳定结构，围绕两个原子核运动，也就是它们分享这两个电子。氢原子最外层达到2个电子。和四个氢原子分享，碳原子的最外层也达到了8个电子，所以氢是1价，碳是4价。这种键的结合力较强，不容易分离成离子。共价键中还包括一种特例，即配位键，它是由一个原子单方面提供电子对而跟另一个原子共用的化学键。铵根、硫酸根等酸根离子都有配位键。

常见的价态[编辑]

在元素周期表中的主族，一到七族之间，价是多变的，但是通常只从（正负）一到四价。键数的形成通常被认为是固定的，但是事实上，是不正确的，例如，磷通常是+3价，但是在五氧化二磷中是+5价。

尽管如此，许多元素的价数跟他们在周期表中的位置有关，根据八隅体规则，1族的金属（碱金属）化合价通常为+1，17族（卤素）通常具有的化合价通常为-1，以此类推。

稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)最外层电子数已经达到了2个或8个，所以很难和其他物质化合。（过去人们认为稀有气体不能化合，所以称之为稀有气体。但人们发现稀有气体可以与其他物质化合，例如氙产生氧化物、氟化物或氙酸。）

价与氧化态比较[编辑]

由于长时间价这个词的模糊性^[5]，如今有在实际中使用其他的符号及方式，如IUPAC无机化学命名^[6]中使用的氧化数，氧化态更能清楚的表明在一个分子中电子的状态。在一个分子中原子的氧化态表现出获得或失去的价电子数^[7]。

相对于化合价，氧化态可以是正（正电原子）或负（负电原子）的。在一个高氧化态的原子可以具有绝对值大于4的价数，例如，高氯酸根（ ${\ce {ClO4^-}}$ ），氯具有+7价。

常见的化合价列表[编辑]

常见元素在化合物中的化合价[编辑]

常见元素在化合物中的化合价

金属元素	元素符号	常见的化合价	非金属元素	元素符号	常见的化合价
钾	${\ce {K}}$	+1	氢	${\ce {H}}$	+1，-1
钠	${\ce {Na}}$	+1	氟	${\ce {F}}$	-1
银	${\ce {Ag}}$	+1	氧	${\ce {O}}$	-2，-1
钙	${\ce {Ca}}$	+2	氯	${\ce {Cl}}$	-1、+1、+5、+7
镁	${\ce {Mg}}$	+2	溴	${\ce {Br}}$	-1、+5、+7
钡	${\ce {Ba}}$	+2	碘	${\ce {I}}$	-1、+5、+7
锌	${\ce {Zn}}$	+2	氮	${\ce {N}}$	-3、+3、+5
铝	${\ce {Al}}$	+3	磷	${\ce {P}}$	-3、+5
铜	${\ce {Cu}}$	+1、+2	硫	${\ce {S}}$	-2、+4、+6
铁	${\ce {Fe}}$	+2、+3	碳	${\ce {C}}$	-4、+2、+4
锰	${\ce {Mn}}$	+2、+4、+6、+7	硅	${\ce {Si}}$	-4、+4

由此表可看出同一元素的化合价并不是固定的。如二氧化碳（ ${\ce {CO2}}$ ）中碳为+4价，可在一氧化碳（ ${\ce {CO}}$ ）中碳仅为+2价。
此外某一元素化合价往往存在着这样的规律：该元素的负价态的最高价的绝对值加上该元素的正价态的最高价的和为8。如碳，负价态的最高价为-4，正价态的最高价为+4， $|-4|+(+4)=8$ 。
金属元素跟非金属元素化合时，通常情况下金属元素显正价，非金属元素显负价。
化合价有正价和负价之分。
在个别情况下，在同一种化合物内，同一中元素的化合价也未必相同。例如在四氧化三铁（Fe₃O₄)当中，两个铁原子显+3价，而另外一个铁原子则显+2价。
元素化合价应写在元素符号上方且应该先写+、-号再写数字，数字为1时不可省略掉1如：Na(+1)₂O(-2)
在一种化合物中，各个元素的化合价的代数和为0。
在单质中元素的化合价为0。

常见离子（原子团）的化合价（不可拆分）

名称	化学式	化合价
氢氧根	${\ce {OH-}}$	-1
硝酸根	${\ce {NO3-}}$	-1
铵根	${\ce {NH4+}}$	+1
硫酸根	${\ce {SO4^{2-}}}$	-2
碳酸根	${\ce {CO3^{2-}}}$	-2
碳酸氢根	${\ce {HCO3-}}$	-1
亚硫酸根	${\ce {SO3^{2-}}}$	-2
亚硫酸氢根	${\ce {HSO3-}}$	-1
磷酸根	${\ce {PO4^{3-}}}$	-3
磷酸一氢根	${\ce {HPO4^{2-}}}$	-2
磷酸二氢根	${\ce {H_{2}PO4^{-}}}$	-1
盐酸根	${\ce {Cl-}}$	-1
次氯酸根	${\ce {ClO-}}$	-1
氯酸根	${\ce {ClO3-}}$	-1
高氯酸根	${\ce {ClO4-}}$	-1
锰酸根	${\ce {MnO4^{2-}}}$	-2
高锰酸根	${\ce {MnO4-}}$	-1
过氧根	${\ce {O2^{2-}}}$	-2
超氧根	${\ce {O2-}}$	-1
硼酸根	${\ce {BO3^{3-}}}$	-3

铵根离子可以视为金属离子。
原子团的化合价与其电荷数相等。
氢氧根用来构成碱，而羟基用来构成有机物，且不是离子。
盐酸根的酸叫作氯化氢，只有其溶液叫作盐酸。含有盐酸根的盐 (化学)读作“氯化某”而不是“盐酸某”。
铁在参与酸碱盐的化学反应时通常呈+2价，即“亚铁离子”。但氧化铁中的铁元素在反应中通常依然呈+3价，即“铁离子”。

表示方法[编辑]

一般写在化学式元素或原子团正上方，如：

一氧化碳： ${\rm {{\overset {+2}{C}}{\overset {-2}{O}}}}$
硫酸根离子： ${\rm {{\overset {+6}{S}}{\overset {-2}{{O}_{4}}}^{2-}}}$
硝酸铵： ${\rm {{\overset {+1}{{NH}_{4}}}{\overset {-1}{{NO}_{3}}}}}$
高锰酸钾制备氧气： ${\rm {2{\overset {+1}{K}}{\overset {+7}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{4}{\overset {\triangle }{=\!=}}{\overset {+1}{K}}_{2}{\overset {+6}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{4}+{\overset {+4}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{2}+{\overset {0}{O}}_{2}\uparrow }}$

参见[编辑]

参考资料[编辑]

^ 宋, 天佑. 无机化学. 吉林大学: 高等教育. 2004: 221. ISBN 978-7-04-042426-3.
^ Note: A valence bond (or bonding equivalent) is a covalent or ionic bond, formed by the interaction of two bonding electrons.
^ IUPAC Gold Book definition: valence （页面存档备份，存于互联网档案馆）
^ The Free Dictionary: valence （页面存档备份，存于互联网档案馆）
^ IUPAC， IUPAC Gold Book definition: oxidation number （页面存档备份，存于互联网档案馆）
^ IUPAC， IUPAC Gold Book definition: lambda （页面存档备份，存于互联网档案馆）
^ IUPAC Gold Book definition: oxidation state （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[1] 宋, 天佑. 无机化学. 吉林大学: 高等教育. 2004: 221. ISBN 978-7-04-042426-3.

[2] Note: A valence bond (or bonding equivalent) is a covalent or ionic bond, formed by the interaction of two bonding electrons.

[goldbook_valence-3] IUPAC Gold Book definition: valence （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[freedictionary-4] The Free Dictionary: valence （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[5] IUPAC， IUPAC Gold Book definition: oxidation number （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[6] IUPAC， IUPAC Gold Book definition: lambda （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[7] IUPAC Gold Book definition: oxidation state （页面存档备份，存于互联网档案馆）

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