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- 我們來看看其他
- 組分原子或分子的氧化態
- 那麽假設有氧化鎂(MgO)
- 氧化鎂MgO
- 我用不同的顏色表示氧
- 那麽它們的氧化態是什麽？
- 你可能已經知道了
- 但還是來看看元素周期表吧
- 因爲再熟悉一下也無傷大雅
- 呐 鎂(Mg)
- 鎂有兩個價電子
- 它是第二主族元素
- 它很樂意抛棄這兩個電子
- 而氧(O) 地球人都知道
- 它是電負度最強的原子之一
- 它電負度太強了
- 以致於“氧化”都是以氧命名的
- 然後我們知道氧喜歡得到兩個電子
- 所以這簡直是天作之合
- 這玩意兒想丟掉兩個電子
- 而這玩意兒想得到兩個
- 那麽接下來會怎麽樣？
- 鎂會失去兩個電子
- 它本來是中性的
- 那麽假設它會帶上2單位正電荷
- 然後 氧就帶上2單位負電荷了
- 因爲它拿走那兩個電子了
- 所以在氧化鎂分子裏
- 鎂的氧化態是+2
- 而氧的氧化態是-2
- 我們現在來做難一點的
- 假設是氫氧化鎂 Mg(OH)2
- 氫氧根是(OH)2
- 這裡氫氧根有兩個
- 好啦 我的思路還是… 嗯
- 鎂很樂意失去它的電子 兩個電子
- 這樣它就會帶上正電
- 這種假設下它的價態是正的
- 那麽我的思路是
- 嘿 鎂是+2
- 我先寫下來
- 記住啦 如果這是個電中和合物
- 爲了使一切和諧
- 全部價態加起來要等於0
- 那我們來看看行不行
- 呐 氧
- 我武斷認爲它的氧化態
- 應該是-2
- 那我寫下來吧
- 是-2
- 而氫 如果它和氧成鍵…
- 記住 這情況下 氫會先和氧
- 成鍵
- 然後一起和鎂成鍵
- 所以氫和氧成鍵
- 氫 如果它和鎂成鍵
- 你可能會覺得 噢
- 可能氫會拿走那兩個電子
- 然後它就變成負價的了
- 不過氫和氧成鍵的時候
- 它是放棄電子那個
- 它只有一個電子可以放棄
- 所以它是+1價
- 嗯… 開始你可能會說 好了
- 我把氧化態都加起來
- +2-2就是0 還有+1
- 我就得到氧化態是+1
- Sal 這沒道理啊
- 這是個電中和合物啊
- 你要留意的是 噢 錯了
- 你可是有兩個氫氧根的啊
- 那你應該先算出
- 氫氧根的總氧化態
- 那是-2+1
- 所以整個氫氧根
- 總共是-1價
- 然而你有兩個 對吧？
- 你這有兩個氫氧根
- 所以每個氫氧根對整個化合物的
- 氧化態的貢獻是-1
- 而這有兩個
- 所以這是-2 再加上鎂的+2
- 全部加起來是0
- 搞定了
- 接下來 我想順便做點別的
- 我想重新回到某些問題上
- 不過我想順便講講
- 一些術語
- 因爲我已經某程度上用了“氧化態”、
- “被氧化” 或者“被還原”
- 然而 我們講了那麽多
- 水解離的問題…
- 那 2份水
- 反應處於平衡
- 生成1份的H3O+和OH-
- 很明顯 這些都在溶液裏
- 現在 先看水分子
- 這裡水的各個氧化態是多少？
- 呐 上集我們做過這個了
- 氧的氧化態是-2
- 因爲它從兩個氫那裏勾搭了兩個電子
- 每個氫都貢獻了1個電子
- 所以氫的氧化態是+1
- 那麽我們來看這個分子
- 都加起來
- 因爲有兩個+1的氫
- 所以是+2
- +2加上氧的-2 等於0
- 水是中和合物
- 那這邊 氧化態又是多少？
- 也就是其中一個氫離開了它的水分子
- 然後粘上了另一個水分子
- 但它沒帶走電子
- 所以它把電子留這裡了
- 那麽這個氧的氧化態還是-2
- 而這個氫還是+1
- 所以你要用-2+1
- 就得到-1
- 這次就沒問題
- 因爲氫氧根的確是帶負電的
- 那這個的價態怎麽樣？
- 每個氫都是+1
- 然後這個氧是-2
- 那麽如果你看整個離子的電荷
- 3個氫分別是+1 那就是+3
- 只是加起來了
- 還有-2
- 所以就是+3-2 所以整個離子是
- +1價的 而事實正是如此
- 現在 我想問你們
- 有哪個原子的氧化態變了嗎？
- 這兒全部的氫…
- 或者說這兩份水的
- 或者是兩個水分子的
- 那我就有4個氫了
- 對吧？ 而它們的氧化態都是+1
- 等式右邊 有4個氫
- 全部的氧化態都是+1
- 那麽它們都是+1價 這個反應裏…
- 無論是哪個反應方向
- 氫都沒有被氧化
- 它的氧化態沒有變
- 可能氫在前面形成水的反應裏
- 被氧化了
- 不過這個反應裏 它沒有
- 同理 氧…
- 有兩個氧分子 是原子 這兒
- 每個都是-2價
- 這裡有兩個氧原子
- 每個都是-2價
- 對於這個反應 至少
- 從氧化態看 沒有電子轉手
- 所以這不是一個氧化還原反應
- 我會在下集裏詳細地講
- 不過我要講清楚
- 這兒沒東西被氧化或還原
- 因爲它們的氧化態保持不變
- 因爲有時我會說 嘿 看
- 鎂的氧化態是+2
- 而氧的氧化態是-2
- 鎂被氧化了
- 它失去了兩個電子
- 而氧被還原
- 它得到了兩個電子
- 那麽我指的是某個生成它的反應
- 但是也不總是這樣的
- 你可以假設一個
- 不必發生的反應
- 但是鎂的氧化態
- 一定是+2
- 而氧的氧化態
- 或者說氧化態 是-2
- 不過我相信我說鎂被氧化時
- 你懂我的意思
- 其實就是 鎂通過失去兩個電子
- 從一個中性的鎂
- 變成了一個帶正電的鎂
- 所以它被氧化了
- 接下來 我們來做些難題
- 過氧化氫(H2O2)
- 我已經說過幾次了
- 氧是趨向於變成-2價的
- 這個是-1
- 我想你看出特點了 這些元素都是+1
- 氫是+1或-1
- 這些都是+2
- 我想你明白這規律了
- 這就是你希望得到或失去電子
- 你會說 呐
- 水的氧通常是-2價的
- 所以這應該…
- 好啦
- 氫是+1 因爲它和水成鍵
- 而氧是-2
- 如果你這樣想 馬上就會碰到難題了
- 這是個中性分子…
- 嗯 兩個氫就是+2
- 兩個-2的氧
- 是-4
- 所以整個氧的氧化態
- 最終是-4
- 肯定不是這樣的
- 因爲這個不帶電
- 這兒就有難題了
- 而有難題是因爲…
- 如果你仔細觀察過氧化氫的結構
- 氧之間是成鍵的
- 這就是“過氧”
- 而每個氧又和氫成鍵
- 所以這時
- 特別是第一年的化學課上
- 過氧根 尤其是過氧化氫
- 趨向於當個特例
- 也有別的 但這個是個特例
- 這時氧的氧化態的確不是-2
- 我們來看這個並算算
- 過氧化氫的氧的
- 氧化態是多少
- 這時 在氫氧鍵中
- 氧會吸電子
- 而氫會失去電子
- 那麽氫是+1
- 另一邊也同理
- 氧 至少在這個鍵上 得到+1價
- 因爲它會得到一個電子
- 那氧之間的鍵呢？
- 嗯… 沒理由一個氧會
- 吸走另一個氧的電子
- 所以這不會對它的氧化態的值
- 有任何影響
- 因此這情況下 這個氧的氧化態是-1
- 這個氧也是-1
- 所以每個氫的氧化態是+1
- 我們說過氧離子中氧的氧化態是-1
- 所以總的值是0
- 2乘+1 加上2乘-1 等於0
- 這是個特例
- 不過熟悉它很重要
- 我們再做一個
- 碳酸鐵(Ⅲ)
- 現在第一次…
- 我記得我們第一次遇到碳酸鐵(Ⅲ)
- 你可能會想 呃
- 爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ)
- 而這兒只有兩個鐵分子
- 兩個鐵原子？
- 你馬上就會學到了
- 我們來看看氧化態
- 氧的
- 氧的氧化態 一般是-2
- 是-2
- 現在 如果碳(C)連在氧(O)上…
- 我們看元素周期表吧
- 碳和氧成鍵
- 碳怎麽變都行
- 碳 有時它喜歡貢獻電子
- 有時它希望得到電子
- 而碳和氧成鍵是
- 這裡可是個電子狂
- 如果一定要說誰奪走了電子
- 答案會是氧
- 對吧？
- 所以碳會貢獻它的電子
- 不過碳能拿出幾個電子呢？
- 嗯 看看
- 它有1 2 3 4個價電子
- 所以它真正最多能
- 貢獻4個價電子
- 回到碳酸根
- 所以碳最多能
- 貢獻4個價電子
- 那麽碳酸根的總的氧化態
- 是多少？
- CO3的
- 所以這是+4價
- 因爲它只有4個了
- 如果它和氧成鍵 它就會貢獻全部
- 氧是個超級電子狂
- 每個氧是-2
- 我們來想想
- 我有+4 加【譯者注：口誤】 3乘-2
- 對吧？
- 我有3個氧原子
- 所以是4-6等於-2
- 所以我們可以把整個碳酸根
- 看作是-2價的
- 那麽 如果整個碳酸根是-2
- 它對整個分子的氧化態的
- 貢獻是…
- 這個碳酸根
- 我們有3個碳酸根
- 每個的貢獻是-2
- 所以這有-6的貢獻值
- 如果這是-6 並且這是個中性分子
- 那麽我們兩個鐵就必須要
- 貢獻+6價
- 因爲全部加起來是0
- 如果兩個鐵加起來
- 貢獻了+6價
- 那麽每個鐵就是+3價
- 或者 在我們的推理裏 如果這成立
- 至少每個鐵會有3個電子
- 樂意和碳酸根待一起
- 那爲什麽這叫碳酸鐵(Ⅲ)咧？
- 我想現在你就懂了
- 因爲這是鐵價態爲3的情況
- 鐵… 很多金屬
- 特別是過渡金屬
- 能有幾種價態
- 如果你有碳酸鐵(Ⅲ)
- 實際上就表示
- 它的價態是3
- 或者說分子裏鐵的氧化態
- 會是+3
- 現在 我們再做一個
- 這很有趣
- 醋酸(乙酸)
- 我想這是第一次
- 我秀出醋酸的結構式
- 我不會講太多有機化學的內容
- 不過我們會看到不同的價態
- 或者說氧化態
- [少一句]
- 有時候你會看到這個形式
- 你會覺得OK
- 氧 每個氧會是-2
- [少一句]
- 每個氫會是+1
- [少一句]
- 目前的情況如何？
- 這些氧一共就是-4
- 至於氫
- 這裡是+3 然後這還有+1
- 你把它們都加起來就是0 你會想 噢
- 所以碳就沒氧化態咯
- 它們的氧化態一定是0
- 因爲只看氫和氧
- 我們已經是0了
- 那麽我們來看是否確實如此
- 所以如果碳和氫成鍵
- 誰更吸電子？
- 碳氫鍵
- 越往右邊 電負度越強
- 碳的電負度更強
- 比起氫 碳更喜歡保留電子
- 或者說貪圖電子
- 所以在氧化還原角度看
- 氫失電子
- 它是個共價鍵 不過當然
- 我們知道討論氧化態的時候
- 就假裝是電價鍵
- 所以這時 你的氫將會
- 失電子
- 所以它們的氧化態分別是+1
- 這和我們目前知道的一致
- 不過其實這是另一回事
- 我做這裡這練習的時候
- 我第一時間假設氫
- 氧化態爲+1
- 我這樣是因爲 噢
- 分子裏的剩下的只有碳和氧
- 它們的電負度都更大
- 所以氫會變成它的+1價
- 如果這裡是
- 鹼金屬 或者鹼土金屬
- 我就不會那麽肯定了
- 我會說 氫可能會奪走它們的電子
- 好啦
- 所以這些都會給碳一個電子
- 因此光從氫身上
- 碳就得到-3價了
- 這些失電子
- 而這家夥得到了3電子
- 所以它的價態減少3
- 碳碳鍵 嗯 沒理由
- 一個碳可以從另一個碳上奪走電子
- 碳碳生而平等
- 所以沒有電子轉移
- 所以這碳被氧化了3價
- 現在這邊又怎麽樣呢？
- 已知這氫的氧化態
- 會是+1
- 它會把電子給這個氧
- 而這個氧 就跟大部分氧一樣
- 需要吸兩個電子
- 一個來自碳 一個來自氫
- 所以氧的氧化態是-2
- 這個氧也需要吸走兩個電子
- 這情況下 它們兩個都會
- 來自這個橙色的碳
- 那麽它的氧化態就是-2
- 所以這個碳的氧化態是多少？
- 它給了兩個電子這兒家夥
- 然後有給了1個電子下面這個氧
- 提醒一下 這家夥得到一個碳的電子
- 和一個氫的
- 這裡沒了1個 那裏沒了兩個
- 它失去了3個電子
- 所以事實上 它是+3價的
- 因此結果是醋酸的碳的
- 平均氧化態是0
- 因爲如果你取-3和+3的平均值
- 會得到0
- 這就是爲什麽我說 噢可能它們是0
- 但如果你真的寫出它們的氧化態
- 這個綠色的碳 氧化態-3
- 而這個橙色的C 橙色碳
- 氧化態是+3
- 如果你懂了這個例子
- 我並不覺得這太複雜
- 你會變成氧化態迷的
- 那麽我想你都準備好了
- 下集 我們會開始研究
- 氧化還原反應