【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第三章原子结构和元素周期律 

§3-5用原子结构理论解释元素的化合价

【01】在第一册（§2-15）里【山注，1-2-15，传送门CV20440923】，我们已学习过元素的化合价，它是指任何元素的一个原子，能跟氢原子化合或者能从酸里置换出氢原子的数目。现在从离子化合物与共价化合物的形成，我们可以对化合价的本质得到进一步的认识。

【02】在离子化合物里，如果将元素的化合价，与该元素的原子所形成的离子所带的电荷数来比较，我们就会发现它们在数值上完全一样。如果把阳离子上带的正电荷数作为正价，阴离子上带的负电荷数作为负价，那么情况就更相同了。例如，在氯化钠分子里，我们根据第一册§2-15中表2·1【山注，1-2-15表2·1，传送门CV20440923】知道，氯和钠都是1价。现在根据原子结构理论，钠原子失去1个电子，变成了带一个正电荷的钠离子，因而钠是+1价；氯原子结合1个电子，变成了带一个负电荷的氯离子，因而氯是-1价。又如氧化钠分子里，二个钠原子各失去1个电子，变成了各带一个正电荷的二个钠离子，因而钠是+1价；一个氧原子结合2个电子，变成了带二个负电荷的氧离子，因而氧是-2价。但必须注意，分子本身是不显电性的。因此，在化合物里，各元素的正负化合价的代数和等于零。

【03】由此，我们可以说，元素在离子化合物里的化合价，就是这种元素的原子，在形成化合物时失去或结合多少个电子的能力，在数值上，就等于生成的离子所带的电荷数。元素失去电子（阳离子）而显出的化合价叫做正化合价；结合电子（阴离子）而显出的化合价叫做负化合价。

【04】同样，元素在共价化合物里的化合价，就是这种元素能通过电子对跟别种元素相结合的能力，在数值上就等于这种元素的原子跟其他元素的原子结合在一起时供给的电子的数目。和电子对距离较近的那个元素显示负化合价；和电子对距离较远的那个元素显示正化合价。例如，在氯化氢()的分子里，氢原子与氯原子各供给1个电子来相互结合的，而且由于电子对偏向于氯原子，使氯原子或多或少地带有负电，相对地氢原子或多或少地带有正电。所以氯化氢分子里的氢是+1价，氯是-1价。

【05】从以上的叙述，我们清楚地看到，元素的化合价一般和原子的最外电子层上的电子数有着密切的关系。也就是说，元素的化合价决定于原子外层电子的排布，不同数目的外层电子会引起不同的化合价。

【06】但是，在第一册§2-15【山注，1-2-15，传送门CV20440923】学习元素的化合价时，我们知道有些元素在不同的化合物里会显示出不同的化合价，这又是什么原因呢？原来有些金属元素的化合价，不仅决定于最外层上的电子数，而且与它们次外层上的电子数也有关系。这些金属元素在参加化学反应时，由于反应时的条件不同，它们可能失去最外层上的电子后，再失去次外层上的一部分电子，因而使这些元素具有可变的化合价。例如铁元素在参加化学反应时，随反应时的条件不同，它可以失去最外层上的2个电子，显示出+2价，又可能再失去次外层上的1个电子，显示出+3价。又如铜在不同的反应条件下，也有+1与+2的变价。同样，有些非金属元素，当它与其他非金属元素以共价键结合成共价化合物时，由于供给的电子数的不同，也会发生变价的情况。如硫元素可显示-2价、+4价和+6价；氯元素可显示出-1、+1、+3、+5和+7价等。

习题3-5

1、根据原子结构理论，解释下列各名词：化合价，正价，负价，可变化合价。

2、在氯化钠分子中，氯显示-1价；在氯化氢分子中，氯也显示-1价。有否区别？为什么？[提示：从氯化钠和氯化氢具有不同性质的化学键来考虑]

3、为什么任何化合物里各元素的正负化合价的代数和总是等于零？[提示：从满足8个电子的最外电子层结构来考虑]

4、写出下列各种物质的电子式：氧化钠，氯化铝，水，五氧化二磷。

5、如果说：“非金属元素在一切化合物里都显负价”。你认为怎样？举实例加以说明。[提示：从非金属元素在共价化合物分子里的情况来考虑]