(一)元素的氧化数
元素的氧化素是指分子中各原子所表现出来的形式电荷数。确定元素氧化数的原则是:
1.在单质的氧化数为零。
2.在简单离子中,元素的氧化数等于该离子所带的电荷数。例如,Na+中Na的氧化数为+1,S2-中S的氧化数为-2。
3.氧在化合物中的氧化数为-2(过氧化物如H2O2中,氧的氧化数为-1,氢在化合物中的氧化数为+1,(金属氢化物如CaH2中,氢的氧化数为-1)。
4.分子中各元素氧化数的代数和等于零。
在离子化合物中元素的氧化数和它的化合价是一致的;在共价化合物中元素的氧化数与它的共价有所不同。氧化数有正、负之分,而共价则无正、负。元素的化合价只能是整数,而元素的氧化数可是整数彵可是分数。
例1:求Na2S4O6中S的氧化数。
解:设Na2S4O6中S的氧化数为x:
2×1+4x+6×(-2)=0
4x=10
x=+(5/2)
即Na2S4O6中S的氧化数为+(5/2)。
(二)氧化还原的概念
在化学发展的初期,氧化是指物质与氧化合的过程,还原是指物质失去氧的过程。例如,汞与氧化合生成的氧化汞时,汞被氧化生成氧化汞。医.学全.在.线www.lindalemus.com
2Hg+O2→2HgO
相反地,当氧化汞加热分解成汞和氧时,氧化汞失去氧被还原成汞。
2HgO→2Hg+O2
以后氧化还原的概念扩大了,认为物质失去氢的过程也是氧化,与氢结合的过程则是还原。这种去氢氧化(即脱氢氧化),加氢还原的概念,在有机化学和生物化学中应用较为广泛。例如,乙醇脱氢被氧化成乙醛。
丙酮加氢被还原成异丙醇。
然而,这些概念不能应用到没有氢和氧参加的氧化还原反应上,也没有指出氧化还原反应的实质。
现在认为,氧化还原反应的特征是在反应前后某些元素的氧化数有了改变,其实质是物质之间有电子的得失。因此,有些反应虽然没有氧或氢参加,但由于有氧化数的改变,即有电子的得失,所以也是氧化还原反应。例如,锌与铜离子的反应。
Zn+Cu2+→Zn2+Cu
反应中,每个锌原子失去两个电子,变为锌离子,氧化数由零升高到+2,锌被氧化是还原剂;每个铜离子接受两个电子,变为铜,氧化数由+2降低到零,铜离子被还原是氧化剂。
Zn-2e-→Zn2+ (氧化反应)
Cu2++2e-→Cu (氧化反应)
我们把物质失去电子(元素的氧化数升高)的过程称为氧化;物质得到电子(元素的氧化数降低)的过程称为还原。在任何化学反应中,若有得到电子的物质,必然有失去电子的物质,且得失电子总数相等,因而氧化与还原必定同时发生。