氧化值

氧化值是化學上的一個專業性術語，又叫氧化數或氧化態，氧化值在化學上與化合價有這一定的聯繫。

元素的氧化值又叫氧化數或氧化態，是按一定規則給元素指定一個數字，以表征元素在各物質中的表觀電荷（又叫形式電荷）數。在離子化合物中，元素的氧化值等於該元素離子的電荷數。如在MgCl2中，鎂的氧化值是 2，氯的氧化值是—1。在共價化合物中，元素的氧化值等於該元素的原子偏離或偏向的共用電子對數。偏離的那種原子，元素的氧化值是正的，偏向的元素氧化值是負的。例如在NH3中，氮的氧化值是—3，氫的氧化值是 1。在單質中，相同元素的原子不發生電子的轉移或偏移，元素的氧化值定為O。例如在氮氣、銅、單晶矽等單質中，元素的氧化值都是O。通常規定氧的氧化值是—2，氟是—1，氫是 1，鹼金屬是 1，鹼土金屬是 2。但在過氧化物中（如H2O2、Na2O2）氧的氧化值是—1，在氫化物中（如NaH、CaH2）氫的氧化值是—1。根據以上常見元素的氧化值可以算出結構未知的化合物中某元素的氧化值。這裡還有兩條規則可供使用：（1）在中性化合物中，所有元素原子的氧化值總和等於O。（2）在複雜離子中，所有元素原子的氧化值的代數和等於該離子的電荷數。。氧化值可以是正數、負數或分數。例如，在Fe3O4中鐵的氧化值是 8/3。這進一步說明氧化值實質上只是一種形式電荷，表示元素原子的平均、表觀的氧化狀態。氧化值跟化合價不同。化合價只表示元素的原子在結合成分子時原子數的比，不分正負。例如，在CH3Cl和CHCl3兩種化合物中，碳的化合價都是4價，但前者碳的氧化值是-2，後者是 2。氧化值這一概念在1970年被國際純粹化學與套用化學聯合會（IUPAC）通過，並為化學界普遍接受。但在以往的中學教材中都未採用。最近出版的一些新教材陸續用氧化值討論氧化還原反應和配平氧化還原反應方程式。
氧化數和化合價兩個概念的區別
如前所述，氧化數概念是從正負化合價概念分化發展產生的，這既說明它們有歷史聯繫，又表明氧化數和化合價是兩個不同的概念。化合價的原意是某種元素的原子與其他元素的原子相化合時兩種元素的原子數目之間一定的比例關係，所以化合價不應為非整數。例如，在Fe3O4中，Fe實際上存在兩種價態：+2和+3價，其分子組成為：Fe+3·Fe+2[Fe+3O4]。氧化數是形式電荷數，所以可以為分數。引入氧化數概念後，化合價概念可保持原來原子個數比的意義，而不必使用“平均化合價”等容易使化合價概念模糊的術語了。這也正是氧化數概念在正負化合價概念的基礎上區分出來的理由之一。
化合價的意義和數值與分子中化學鍵的類型有關。對於同一物質，其中同一元素的化合價和氧化數兩者的數值一般是不同的。對於離子化合物，由一個原子得失電子形成的簡單離子的電價正好等於該元素的氧化數。其他離子的電價數與其中元素的氧化數不一定相等。對於共價化合物來說，元素的氧化數與共價數是有區別的。第一，氧化數分正負，且可為分數；共價數不分正負，也不可能為分數。第二，同一物質中同種元素的氧化數和共價數的數值不一定相同。例如，H2分子和N2分子中H和N的氧化數皆為0，而它們的共價數分別為1和3。在H2O2分子中O的共價數為2，其氧化數為-1。在CH3Cl中，碳的共價數為4，碳的氧化數為+2，碳和氧原子之間的共價鍵數卻為3。