什么叫做化学元素的化合价，在前面学习氧和氢时,我们已经接触到了不少具体的化合物,根据定组成定律,这些化合物都有固定不变的组成,它们的分子都是一定种类和一定数目的原子组成的,能够用一定的分子式来表示它们。

     例如,氧化钙的分子是由1个钙原子和1个氧原子组成的(分子式是是CaO),二氧化碳的分子是由1个碳原子和2个氧原子组成的(分子式是CO2),等等。

     从上面这些例子可以看出,元素的原子结合成为某种化合物的分子子时,某元素的一个原子,只能和一定个数(而不能和任意个数)其他元素的原子相结合:钙原子和氧原子结合成氧化钙分子时,1个钙原子只能和1个氧原子(而不能和其他个数的氧原子)相结合;碳原子和氧原子结合成二氧化碳分子时,1个碳原子只能和2个氧原子(而不能和其他个数的氧原子)相结合,等等.

     在化学里,一种元素的原子和一定数目其他元素的原子相互化合的性质,叫做这种元素的化合价。

     在一般的化合物里,1个氢原子至多只能跟其他元素的1个原子化合.因此,现在化学上把氢原子的化合价规定为化合价的单位(即1价)。

     其他元素的化合价,可以根据这种元素的一个原子能和氢原子结合的个数来确定.例如：

         1个氯原子能和1个氢原于化合生成氯化氯分子,HC1,

          因此,在氯化氢分子里,氯原子的化合价是1价;

         1个氧原子能和2个氢原子化合生成水分子,H2O,

          因此,在水分子里,氧原子的化合价是2价;

         1个氮原子能和3个氢原子化合生成氯分子,NH3

          因此,在氯分子里,氯原子的化合价是3价

         1个碳原子能和4个氢原子化合生成甲烷の分子,CH4

          因此,在甲烷分子里,碳原子的化合价是4价。

     有些元素的原子不容易或者不能和氢原子直接化合，它们的化合价可以根据这种元素的一个原子能从含氧化合物(例如酸)里置换出的氢原子个数来确定.例如：

         1个钠(Na)原子能从酸分子里置换出1个氢原子,生成氯化钠分子NaCI(化学方程式:2Na+2HCl=H2+2NaCl).

           因此,在氯化钠分子里,钠的化合价是1价;

         1个锌(Zn)原子能从酸分子里置换出2个氢原子,生成硫酸锌分子Znso4(化学方程式:Zn+H2SO4=H2+Znso4）。

           因此在硫酸锌分子里,锌的化合价是2价。

    化合价规则上面讲到,在氯化氢(HCI)、水(H2O)、氮(NH3)和甲烷(CH4)等含氢化合物的分子里,氯原子、氧原子、氮原子和碳原子的化合价分别是1价、2价、3价和4价,我们知道,氢原子的化合价是规定为在这些化合物里,两种元素原子的化合价总数(即元素的化合价和原子数的乘积)都是相等的。

            出化合价总数=元素的化合价*原子数

        氯原子的化合价总数=1*1=1

HC1~~~~

        氢原子的化合价总数=1*1=1

 

        氧原子的化合价总数=2×1=2

H2O~~~~

        氢原子的化合价总数=1×2=2

 

        氮原子的化合价总数=3×1=3

NH3~~~~

        氢原子的化合价总数=1×3=3

 

        碳原子的化合价总数=4×1=4

CH4~~~~

        氯原子的化合价总数数=1×4=4

    在任何由两种元素组成的化合物里,甲元素的化合价总数必然和乙元素的化合价总數相第.即：

        甲元素的化合价×甲元素的原子数=乙元素的化合价×乙元素的原子数

这个关系,称做化合价规则.

    例如,在氯化铜分子(分子式CuC12)里,氯的化合价×氯原于数=铜的化合价×铜原子數

         1*2=2*1

       又如,在五氧化二磷分子(分子式P205)里,磷的化合价×磷原子数=氧的化合价×氧原子数

         5*2=2*5

    因此,在由两种元素组成的化合物里,如果其中一种元素的化合价是已知的,就可根据化合物的分子式,利用“化合价规则”,计算出另一种元素的化合价。

    例1.已知氧的化合价是2价,求氧化铝(分子式是AI2O3)里铝原子的化合价。

      【解】根据化合价规则,铝的化合价×铝原子数=氧的化合价*氧原子数;故

   

             氢的的化盒价之氢原子数=2×3=8.

铝的化合价=      铝原子数             2

       答:在氧化铝里铝原子的化合价是3价

例2.已知氮的化合价是3价,求氮化镁(分子式是MIgN2)里镁的化合价。

【解】根据化合价规则可知,

镁的化合价=氮的化合价×氮原子数=3×2=2

                                 3

          答：在氮化镁里镁的化合价是2价

 

    氢在它的,一切化合物里都是1价;氧在它的一切化合物里都是2价,由于许多化合物里都含有氢元素或或氧元素,因此记住了它们的化合价,在根据化合物分子式确定元素的化时，会有很大方便。

    不变合价和可変化合价我们知道,元素的原子相互结合成为某种化合物的分子时,表现出一定的化合价.例如,碳和氧相互化合成二氧化碳时,1个碳原子只能和2个氧原子结合(在二氧化碳CO2里,碳原子是4价)但碳和氧相互化合时,由于反应时的条件不同,并不一定生成二氧化碳,例如碳在空气不充足的地方燃烧,除了生成二氧化碳外,还能生成一氧化碳(分子式CO,在一氧化碳里碳原子是2价).同样,硫在不同条件下可以和氧化合生成二氧化硫(分子式H2S)或三氧化硫(分子式SO2),另外,硫还能和氢化合生成硫化氢(分子式H2S).在这些化合物里,硫原子的化合价分别是4价(在SO2中)、6价(在SO3中)和2价(在H2S中).

    大多数元素,特别是非金属元素,在不同的化合物里都能显示出不同的化合价.它们的化合价,称做可变化合价。

    也有一些元素,它们在所有的化合物里,都表现出一种化合价,例如,钠、钾、氢等元素在一切化合物里都是1价,锌、钙、氧等元素在一切化合物里都是2价等.这些元素的化合价,称做不变化合价。

    表21列出了几种常见元素的化合价

    虽然有些元素在不同的化合物里表现出不同的化合价，但其中常有一种化合价是比较主要的,在它的大多数化合物里,都都表现出这种化合价.例如铜化合物里的铜原子有1价的,也有2价的,但2价铜的化合物是主要的。

 

几种常见的元素的化合价

元素名称	元素符号	化合价	元素名称	元素符号	化合价
钾	K	1	氯	CI	1,3,5,7
钠	Na	1	氧	O	2
钙	Ca	2	氮	N	1,2,3,4,5
镁	Mg	2	碳	C	2,4
铝	AI	3	硫	S	2,4,6
铁	Fe	2,3	磷	P	3,5
铜	Cu	1,2	硅	Si	4
银	Ag	1	汞	Hg	1,2
氢	H	1

     根据元素的化合价来书写化合物的分子式在知道了元素的化合价(或它的主要化合价)后,就能根据“化合价规则”正确写出化合物的分子式.现举氧化铝为例来说明这个问题(已知氧是2价,铝是3价)。

    【第一步】先把组成这种化合物的元素符号写出来(如果两种元素中一种是金属,一种是非金属,一般都是把金属元素符号写在前面),即写出A1O.

    【第二步】在这两种元素符号的右上角,用罗马数字分别标出它们的化合价,即A1IIIoII。

    【第三步】求出这两种元素的化合价的最小公倍数,在现在这个例子里,3和2的最小公倍数是6。

    【第四步】把求得的最小公倍数分别用这两种元素的化合价来除,得出的商就是这一元素在分子里应有的原子个数，把它注在元素符号的右下角,这样就写出了这一化合物的分子式,在这个例子里,

               氧化铝里面的铝原子数=6/3=2

               氧原子数==6/2=3

故氧化铝的分子式是Al2O3

    【第五步】最后检验一下写出的分子式是否符合“化合价规则”,即铝的化合价总数是否和氧的化合价总数相等.

               铝的化合价×铝的原子数=3×2=6,

               氧的化合价×氧的原子数=2×3=6

说明A12O3这个分子式是符合于化合价规则”的.

     如果两种化学元素的化合价是相同的,书写它们化合物的分子式时,只要进行到第一步就完成了.例如,钠和氯两种元素都是1价,它们化合物(即氯化钠)的分子式就是NaCl,又如钙和氧两种元素都是2价,它们化合物(即氧化钙)的分子式就是CaO.

     必须注意,分子式是用来表示某种物质的分子组成的.因此,只有这种物质确实是存在的,用来代表这种物质的分子式才是有意义的.我们知道,并不是任何两种元素都能化合生成化合物的,因此,也决不能认为按照上述步骤写出的符合于“化合价规则”的任何式子,都是有意义的分子式,例如,和钠根本不能化合,根据“化合价规则写出的“分子式”Na3N(钠是1价,氮是3价)所代表的“氮化钠”也是根本不存在的,因此Na3N这个式子是没有任何意义的.

     因此，根据“化合价规则”文中化合物的分子式时，首先必须确切知道这种化合物是真实存在的。