化合价

提示：此条目的主题不是氧化数或氧化态。

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價（英語：Valence）。^[1]化合价的数目是由一定元素的原子構成的化學鍵的數量^[2]。一個原子是由原子核和外圍的電子构成的，電子在原子核外圍是分層運動的，化合物的各個原子是以和化合價同樣多的化合鍵互相連接在一起的^[3]。 元素周圍的價電子形成價鍵，單價原子可以形成一個共價鍵，雙價原子可形成兩個σ键或一個σ键加一個π键^[4]。

共價，在1919年，Irving Langmuir利用這個詞解釋Gilbert N. Lewis的立方體原子模型，任一原子和周圍原子之間成對電子的分享叫做原子的共價，例如，如果有+1價，代表需要丢掉一個電子才能變成完整的價電子數；反之，如果是-1價時，則需要得到一個電子才會變成完整的價電子數，因此在這兩個原子之間的鍵結電子能互相的補充或分享他們的電子以至形成穩定的價電子數。在這之後，“共價”的詞比“價”更能被敘述、討論。

化学鍵

• 離子鍵，如鈉原子和氯原子互相結合成氯化鈉（食鹽），就是鈉原子失去一個電子，使最外層電子數達到8，但也因此帶一個正電荷，氯原子奪取一個電子，使最外層電子數達到8，但也因此帶一個負電荷，兩個帶電荷的原子依靠電荷力聯繫在一起，形成新物質。所以氯是負1價，鈉是正1價。這種鍵的結合力較弱，在電解質中，如水中，兩種原子就會分離成離子，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。

常見的價態

在元素週期表中的主族，一到七族之間，價是多變的，但是通常只從（正负）一到四價。鍵數的形成通常被認為是固定的，但是事實上，是不正確的，例如，磷通常是+3價，但是在五氧化二磷中是+5價 。

儘管如此，許多元素的價數跟他們在週期表中的位置有關，根據八隅體規則，1族的金屬（鹼金屬）化合价通常为+1，17族（鹵素）通常具有的化合價通常為-1，以此类推。

稀有气体(氦、氖、氬、氪、氙、氡)最外層電子數已經達到了2個或8個，所以很难和其他物質化合。（过去人们认为稀有气体不能化合，所以称之为惰性气体。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。）

價與氧化態比較

由於長時間價這個詞的模糊性^[5]，如今有在實際中使用其他的符號及方式，如IUPAC無機化學命名^[6]中使用的氧化數，氧化態更能清楚的表明在一個分子中電子的狀態。在一個分子中原子的氧化態表現出獲得或失去的價電子數^[7]。

相對於化合價，氧化態可以是正（正電原子）或負（負電原子）的。在一個高氧化態的原子可以具有絕對值大於4的價數，例如，過氯酸根（${\displaystyle {\ce {ClO4^-}}}$ ），氯具有+7價。

常见的化合价列表

常见元素在化合物中的化合价

常見元素在化合物中的化合價

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 ${\displaystyle {\ce {K}}}$  +1 氢 ${\displaystyle {\ce {H}}}$  +1，-1 钠 ${\displaystyle {\ce {Na}}}$  +1 氟 ${\displaystyle {\ce {F}}}$  -1 银 ${\displaystyle {\ce {Ag}}}$  +1 氧 ${\displaystyle {\ce {O}}}$  -2，-1 钙 ${\displaystyle {\ce {Ca}}}$  +2 氯 ${\displaystyle {\ce {Cl}}}$  -1、+1、+5、+7 镁 ${\displaystyle {\ce {Mg}}}$  +2 溴 ${\displaystyle {\ce {Br}}}$  -1、+5、+7 钡 ${\displaystyle {\ce {Ba}}}$  +2 碘 ${\displaystyle {\ce {I}}}$  -1、+5、+7 锌 ${\displaystyle {\ce {Zn}}}$  +2 氮 ${\displaystyle {\ce {N}}}$  -3、+3、+5 铝 ${\displaystyle {\ce {Al}}}$  +3 磷 ${\displaystyle {\ce {P}}}$  -3、+5 铜 ${\displaystyle {\ce {Cu}}}$  +1、+2 硫 ${\displaystyle {\ce {S}}}$  -2、+4、+6 铁 ${\displaystyle {\ce {Fe}}}$  +2、+3 碳 ${\displaystyle {\ce {C}}}$  -4、+2、+4 锰 ${\displaystyle {\ce {Mn}}}$  +2、+4、+6、+7 硅 ${\displaystyle {\ce {Si}}}$  -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（${\displaystyle {\ce {CO2}}}$ ）中碳为+4价，可在一氧化碳（${\displaystyle {\ce {CO}}}$ ）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，${\displaystyle |-4|+(+4)=8}$ 。 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。

1. 常见离子（原子团）的化合价

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

一般寫在化学式元素或原子团正上方，如：

• 一氧化碳：${\displaystyle {\rm {{\overset {+3}{C}}{\overset {-3}{O}}}}}$ 
• 硫酸根離子：${\displaystyle {\rm {{\overset {+6}{S}}{\overset {-2}{{O}_{4}}}^{2-}}}}$ 
• 硝酸铵：${\displaystyle {\rm {{\overset {+1}{{NH}_{4}}}{\overset {-2}{{NO}_{3}}}}}}$ 
• 高锰酸钾製備氧氣：${\displaystyle {\rm {2{\overset {+1}{K}}{\overset {+7}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{4}{\overset {\triangle }{=\!=}}{\overset {+1}{K}}_{2}{\overset {+6}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{4}+{\overset {+4}{Mn}}{\overset {-2}{O}}_{2}+{\overset {0}{O}}_{2}\uparrow }}}$ 

參考資料

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