元素氧化数的计算方法及意义

为了描述氧化还原中发生的变化和书写正确的氧化还原平衡方程式，引进氧化数（oxidation number）的概念是很方便的。这样，我们就能用氧化数的变化来表明氧化还原反应，氧化数升高就是被氧化，氧化数降低就是被还原。在式（7.1）铜和氧生成氧化铜的反应中，铜的氧化数从0上升到＋2，氧的氧化数从0降低到－2，因此，铜被氧氧化，氧被铜还原。

氧化数是指某元素一个原子的表观电荷数（apparent charge number）。计算表观电荷数时，假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子。例如，二氧化碳中的碳可以认为在形式上失去4个电子，表观电荷数是＋4，每个氧原子形式上得到2个电子，表观电荷数是－2，这种形式上的表观电荷数表示原子在化合物中的氧化数。氧化数的概念与化合价不同，后者永远是整数，而氧化数可能为分数。

确定氧化数的一般原则是：

任何形态的单质中的元素的氧化数等于零。

多原子分子中，所有元素的氧化数之和等于零。

单原子离子的氧化数等于它所带的电荷数。多原子离子中所带氧化数之和等于该离子所带的电荷数。

在共价化合物中，可按照元素电负性的大小，把共用电子对归属于电负性较大的那个原子，然后再由各原子上的电荷数确定它们的氧化数，例如在CaO中，Ca（＋2），O（－2）。

氢在化合物中的氧化数一般为＋1，但在金属氢化物如NaH、CaH2中，氢的氧化数为－1。氧在化合物中的氧化数一般为－2，但在过氧化物，如H2O2、BaO2等中，氧的氧化数为－1。在超氧化物，如KO2中，氧的氧化数为－1/2。在氟氧化物，如OF2中，氧的氧化数为＋2。(www.xing528.com)

氟在化合物中的氧化数皆为－1。

根据以上规则，我们可以计算复杂分子中任一元素的氧化数。例如在Fe3O4中，Fe的氧化数x可由下式求得：

3x＋4×(－2)＝0　x＝＋3/8

又如在中，设Mn的氧化数为y，则

y＋4×(－2)＝－1　y＝＋7

有时，元素具体地以何种物种存在并不十分明确，例如在盐酸溶液中，铁除了以物种Fe3＋存在外，还可能有FeOH2＋，FeCl2＋，等物种存在，这时常用罗马数字表示它的氧化态，写成铁（Ⅲ）或Fe（Ⅲ），意思是说铁的氧化数是＋3，而不强调它究竟以何种物种存在。