元素週期表
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氧化態,又稱氧化數,是假設原子的所有鍵都是完全離子鍵時,該原子所具有的電荷。這張表列出每個元素常見的氧化態:許多非金屬和過渡金屬有好幾種,而像鈉(+1)和氟(−1)這樣的元素則只有一種。
氧化態與離子電荷
離子電荷描述的是真實存在的離子,例如食鹽中的 Na⁺。氧化態則是一種記帳工具,適用於每種化合物,包括不存在離子的共價化合物。在二氧化碳 CO₂ 中,碳被指定為 +4,每個氧為 −2,儘管並不存在 C⁴⁺ 離子。氧化態讓你能在氧化還原反應中追蹤電子:氧化態升高的原子被氧化,氧化態降低的原子被還原。
指定氧化態的規則
單獨存在的元素,例如 O₂ 或 Fe,氧化態為 0。簡單離子的氧化態等於它的電荷。氟在化合物中永遠是 −1。氧通常是 −2,但在過氧化物(例如 H₂O₂)中是 −1。氫通常是 +1,但在金屬氫化物(例如 NaH)中是 −1。第 1 族金屬是 +1,第 2 族金屬是 +2。中性化合物中的氧化態總和為 0,多原子離子中的氧化態總和等於該離子的電荷。
這張表只顯示最常見的氧化態。氧只列為 −2,惰性氣體列為 0,儘管氙在它的氟化物中可達到 +2、+4 和 +6。對於從䥑開始的超重元素,沒有已知的數值,所以它們的方格顯示破折號。
整張表中的規律
對主族元素來說,最高的正氧化態通常等於價電子數,最負的氧化態則等於該數目減 8。有 5 個價電子的氮,範圍從 +5 到 −3,有 7 個價電子的氯,則列為從 +7 到 −1。左邊的金屬只顯示正值:第 1 族為 +1,第 2 族為 +2。
過渡金屬除了最外層的 s 電子之外,還能使用 d 電子,所以許多過渡金屬有好幾種氧化態。錳列有 +2、+3、+4 和 +7,鉻則列有 +2、+3 和 +6。它們能在不同氧化態之間轉換,是它們成為良好催化劑的原因之一。
實例演算:KMnO₄ 中的錳
過錳酸鉀 KMnO₄ 是電中性的,所以它的氧化態總和必須為 0。鉀是第 1 族金屬,所以是 +1,四個氧原子各為 −2,共 −8。這樣得到 +1 + Mn − 8 = 0,所以錳是 +7,這是它所列出的最高值。同樣的方法也適用於硫酸 H₂SO₄:2 × (+1) + S + 4 × (−2) = 0,所以硫是 +6。
全部 118 種元素的常見氧化態
點擊欄位標題即可排序。
| 1 | 氫 | H | +1, −1 |
| 2 | 氦 | He | 0 |
| 3 | 鋰 | Li | +1 |
| 4 | 鈹 | Be | +2 |
| 5 | 硼 | B | +3 |
| 6 | 碳 | C | +4, +2, −4 |
| 7 | 氮 | N | +5, +4, +3, +2, +1, −1, −2, −3 |
| 8 | 氧 | O | −2 |
| 9 | 氟 | F | −1 |
| 10 | 氖 | Ne | 0 |
| 11 | 鈉 | Na | +1 |
| 12 | 鎂 | Mg | +2 |
| 13 | 鋁 | Al | +3 |
| 14 | 矽 | Si | +4, +2, −4 |
| 15 | 磷 | P | +5, +3, −3 |
| 16 | 硫 | S | +6, +4, −2 |
| 17 | 氯 | Cl | +7, +5, +1, −1 |
| 18 | 氬 | Ar | 0 |
| 19 | 鉀 | K | +1 |
| 20 | 鈣 | Ca | +2 |
| 21 | 鈧 | Sc | +3 |
| 22 | 鈦 | Ti | +4, +3, +2 |
| 23 | 釩 | V | +5, +4, +3, +2 |
| 24 | 鉻 | Cr | +6, +3, +2 |
| 25 | 錳 | Mn | +7, +4, +3, +2 |
| 26 | 鐵 | Fe | +3, +2 |
| 27 | 鈷 | Co | +3, +2 |
| 28 | 鎳 | Ni | +3, +2 |
| 29 | 銅 | Cu | +2, +1 |
| 30 | 鋅 | Zn | +2 |
| 31 | 鎵 | Ga | +3 |
| 32 | 鍺 | Ge | +4, +2 |
| 33 | 砷 | As | +5, +3, −3 |
| 34 | 硒 | Se | +6, +4, −2 |
| 35 | 溴 | Br | +5, +1, −1 |
| 36 | 氪 | Kr | 0 |
| 37 | 銣 | Rb | +1 |
| 38 | 鍶 | Sr | +2 |
| 39 | 釔 | Y | +3 |
| 40 | 鋯 | Zr | +4 |
| 41 | 鈮 | Nb | +5, +3 |
| 42 | 鉬 | Mo | +6 |
| 43 | 鎝 | Tc | +7, +6, +4 |
| 44 | 釕 | Ru | +3 |
| 45 | 銠 | Rh | +3 |
| 46 | 鈀 | Pd | +3, +2 |
| 47 | 銀 | Ag | +1 |
| 48 | 鎘 | Cd | +2 |
| 49 | 銦 | In | +3 |
| 50 | 錫 | Sn | +4, +2 |
| 51 | 銻 | Sb | +5, +3, −3 |
| 52 | 碲 | Te | +6, +4, −2 |
| 53 | 碘 | I | +7, +5, +1, −1 |
| 54 | 氙 | Xe | 0 |
| 55 | 銫 | Cs | +1 |
| 56 | 鋇 | Ba | +2 |
| 57 | 鑭 | La | +3 |
| 58 | 鈰 | Ce | +4, +3 |
| 59 | 鐠 | Pr | +3 |
| 60 | 釹 | Nd | +3 |
| 61 | 鉕 | Pm | +3 |
| 62 | 釤 | Sm | +3, +2 |
| 63 | 銪 | Eu | +3, +2 |
| 64 | 釓 | Gd | +3 |
| 65 | 鋱 | Tb | +3 |
| 66 | 鏑 | Dy | +3 |
| 67 | 鈥 | Ho | +3 |
| 68 | 鉺 | Er | +3 |
| 69 | 銩 | Tm | +3 |
| 70 | 鐿 | Yb | +3, +2 |
| 71 | 鎦 | Lu | +3 |
| 72 | 鉿 | Hf | +4 |
| 73 | 鉭 | Ta | +5 |
| 74 | 鎢 | W | +6 |
| 75 | 錸 | Re | +7, +6, +4 |
| 76 | 鋨 | Os | +4, +3 |
| 77 | 銥 | Ir | +4, +3 |
| 78 | 鉑 | Pt | +4, +2 |
| 79 | 金 | Au | +3, +1 |
| 80 | 汞 | Hg | +2, +1 |
| 81 | 鉈 | Tl | +3, +1 |
| 82 | 鉛 | Pb | +4, +2 |
| 83 | 鉍 | Bi | +5, +3 |
| 84 | 釙 | Po | +4, +2 |
| 85 | 砈 | At | +7, +5, +3, +1, −1 |
| 86 | 氡 | Rn | 0 |
| 87 | 鍅 | Fr | +1 |
| 88 | 鐳 | Ra | +2 |
| 89 | 錒 | Ac | +3 |
| 90 | 釷 | Th | +4 |
| 91 | 鏷 | Pa | +5, +4 |
| 92 | 鈾 | U | +6, +5, +4, +3 |
| 93 | 錼 | Np | +6, +5, +4, +3 |
| 94 | 鈽 | Pu | +6, +5, +4, +3 |
| 95 | 鋂 | Am | +6, +5, +4, +3 |
| 96 | 鋦 | Cm | +3 |
| 97 | 鉳 | Bk | +4, +3 |
| 98 | 鉲 | Cf | +3 |
| 99 | 鑀 | Es | +3 |
| 100 | 鐨 | Fm | +3 |
| 101 | 鍆 | Md | +3, +2 |
| 102 | 鍩 | No | +3, +2 |
| 103 | 鐒 | Lr | +3 |
| 104 | 鑪 | Rf | +4 |
| 105 | 𨧀 | Db | +5, +4, +3 |
| 106 | 𨭎 | Sg | +6, +5, +4, +3, 0 |
| 107 | 𨨏 | Bh | +7, +5, +4, +3 |
| 108 | 𨭆 | Hs | +8, +6, +5, +4, +3, +2 |
| 109 | 䥑 | Mt | — |
| 110 | 鐽 | Ds | — |
| 111 | 錀 | Rg | — |
| 112 | 鎶 | Cn | — |
| 113 | 鉨 | Nh | — |
| 114 | 鈇 | Fl | — |
| 115 | 鏌 | Mc | — |
| 116 | 鉝 | Lv | — |
| 117 | 鿬 | Ts | — |
| 118 | 鿫 | Og | — |