淺談元素化合價(jià)的多種用途

元素的化合價(jià)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有著至關(guān)重要的作用:如書寫物質(zhì)的分子式、化學(xué)式;氧化還原反應(yīng)的判斷及其方程式的配平;氧化還原反應(yīng)中標(biāo)電子轉(zhuǎn)移、氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判斷及四者之間量的關(guān)系的計(jì)算等問題都離不開元素的化合價(jià)。除此之外，元素的化合價(jià)還有多種用途，下面淺談幾點(diǎn):

一、判斷元素是否具有氧化性、還原性

判斷方法:若元素的化合價(jià)處于最高正化合價(jià)，則該元素只具有氧化性，若處于最低負(fù)化合價(jià)，則只有還原性，若處于中間態(tài)，則其既有氧化性又有還原性，若某物質(zhì)含有多種元素，則該物質(zhì)同時(shí)具備這幾種元素的氧化性、還原性。

例如:H2S中氫為+1價(jià)只具有氧化性，硫?yàn)?2價(jià)只具有還原性，而H2S既有氧化性又有還原性。

試分析HCl、Cl2、HClO、HClO4中氯元素的化合價(jià)，并判斷該元素的氧化性、還原性。

二、判斷ABn(n≥2)型分子的極性

判斷方法:當(dāng)中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于A原子的最外層電子數(shù)時(shí)，則ABn分子是非極性分子，否則為極性分子。

例如:CH4分子:碳為-4價(jià)，其絕對值剛好等于碳的最外層電子數(shù)4，CH4分子為非極性分子;NH3中氮為-3價(jià)，其絕對值不等于其最外層電子數(shù)5，NH3分子為極性分子。

試分析:CO2、CCl4、BF3、SO2、PCl3等分子是極性分子還是非極性分子。

三、判斷ABn型分子所含原子最外層是否達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

判斷方法:若A的化合價(jià)的絕對值與A原子最外層電子數(shù)加和等于8，則說明A原子已達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，否則未達(dá)到。若B的化合價(jià)的絕對值與B原子最外層電子數(shù)之和等于8，則B原子已達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，否則未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

例如:CCl4中，碳為+4價(jià)，碳原子最外層電子數(shù)為4，二者加和為8，故碳原子已達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。氯為-1價(jià)，氯原子最外層為7個(gè)電子，其絕對值加和為8，故氯原子也已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)。再比如BF3，根據(jù)硼氟元素的化合價(jià)及原子的最外層電子數(shù)可知硼未達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氟原子已達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

試分析:H2O、NH3、SO2、CO2中所含原子最外層是否已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)。

四、判斷由兩種元素形成的離子化合物是否含共價(jià)鍵

判斷方法:離子化合物只有兩種元素時(shí)，一般情況下，當(dāng)所含非金屬元素的化合價(jià)處于最低負(fù)化合價(jià)時(shí)，該化合價(jià)中不含共價(jià)鍵。如果非金屬元素的化合價(jià)不處于最低負(fù)化合價(jià)時(shí)，該化合物中含共價(jià)鍵，且為非極性共價(jià)鍵。

例如:MgCl2中氯為-1價(jià)，是最低負(fù)化合價(jià)，該物質(zhì)中不含共價(jià)鍵。而Na2O2中氧為-1價(jià)，不是最低負(fù)價(jià)，該物質(zhì)中含共價(jià)鍵，這些可由它們的電子式來確證。(需注意:NH4H除外)

試分析:Mg3N2、CaC2、KO2、CaCl2中是否含共價(jià)鍵。

五、可推斷簡單分子的結(jié)構(gòu)式

分子中，化合價(jià)與原子間形成的共價(jià)鍵是有直接關(guān)系的，但要注意:同種原子之間的共價(jià)鍵不影響其化合價(jià)。例如:Cl2中有共價(jià)鍵，但其化合價(jià)為零價(jià)。所以，一般來說，某元素的化合價(jià)的絕對值等于該元素的一個(gè)原子與不同類原子間形成的共價(jià)鍵數(shù)，在結(jié)構(gòu)式中，就等于該元素的一個(gè)原子與不同類原子之間的短線數(shù)。

例如:H2O中氫為+1價(jià)，氧為-2價(jià)，其結(jié)構(gòu)式為H-O-H;

CO2中碳為+4價(jià)，氧為-2價(jià)，其結(jié)構(gòu)式為O=C=O;

再比如HClO中氫為+1價(jià)，氯為+1價(jià)，氧為-2價(jià)，故其結(jié)構(gòu)式為H-O-Cl。

試分析:ICl、HIO、PCl3等的結(jié)構(gòu)式。

六、判斷簡單分子中同種原子間是否存在共價(jià)鍵

一般來說:在分子中當(dāng)某原子個(gè)數(shù)為1時(shí)，該原子不存在同種原子間的共價(jià)鍵問題;當(dāng)某原子個(gè)數(shù)不為1時(shí)，如果其化合價(jià)為最低負(fù)價(jià)或最高正價(jià)(即最外層電子數(shù))時(shí)，該同種原子間不存在共價(jià)鍵，否則該同種原子間存在共價(jià)鍵。

例如:CH4分子中，只需分析氫元素的化合價(jià)，其化合價(jià)為+1價(jià)，剛好等于最高正價(jià)，故氫原子間不存在共價(jià)鍵，可由其結(jié)構(gòu)式體現(xiàn)出來;再如:H2O2，氫、氧化合價(jià)都需分析，氫元素為+1價(jià)，氫原子間不存在共價(jià)鍵，氧為-1價(jià)，不為最低負(fù)價(jià)，氧原子間存在共價(jià)鍵，同樣可由其結(jié)構(gòu)式H-O-O-H體現(xiàn)出來。

試分析一下C2H2、C2H4中碳原子間是否存在共價(jià)鍵。

七、判斷簡單分子中共價(jià)鍵類型

我們知道:同種原子之間形成的共價(jià)鍵為非極性鍵，不同種原子之間形成的共價(jià)鍵為極性鍵。所以，分子中同種原子間是否存在共價(jià)鍵實(shí)際上就成為分子中是否存在非極性鍵的問題了，結(jié)合六所講可得出分子中共價(jià)鍵類型的判斷方法:

(1)若為An型分子:n=1時(shí)，不含化學(xué)鍵;n>1時(shí)，只含非極性鍵。

(2)若為AaBb型分子:可先判斷同種原子間是否存在共價(jià)鍵，如果存在，則分子中既有極性共價(jià)鍵，又有非極性共價(jià)鍵;否則，只存在極性共價(jià)鍵。

試用上述方法分析H2、CH4、C2H4分子中所含共價(jià)鍵類型。

從以上對化合價(jià)用途的幾點(diǎn)總結(jié)中就可看出，元素化合價(jià)在解決化學(xué)問題中的重要性。其實(shí)，化合價(jià)的用途還有許多，由于中學(xué)化學(xué)要求所限，這里就不一一介紹了。希望此文能拋磚引玉，引起大家對化合價(jià)的重視。