化學反應是元素的核外價電子的重新排布,但非氧化還原反應沒有電子的遷移和偏向的變化,這兩者是否矛盾呢

時間 2021-06-06 16:28:25

1樓:Acid

中學階段的氧化還原反應指的是原子的價態發生了改變,然而「價態」或者「氧化態」的概念往往只適用於簡單的無機分子,原因是價態的概念比較適合離子化合物或者由極性較大的共價鍵組成的化合物,因為這有在兩個成鍵的原子電負性差距很大的時候,我們才能把電子(近似地)歸到其中乙個原子上面去,於是有了正一價的氫和負二價的氧。但是學了有機之後就會發現,有機物中幾乎全是共價鍵,碳雖然電負性比氫略大,但是把電子全部歸給碳是乙個非常粗暴而不準確的近似。所以有機反應會用另一套分類方法,比如取代反應、加成反應等等,而不再用無機化學中的氧化還原反應的概念。

而較為複雜的無機分子,例如含有金屬-金屬鍵的分子,此時無機分子具有了類似有機分子一樣的共價鍵,金屬的氧化態的意義也變得不再明顯,這種情況下其參與的反應也不一定能簡單劃分為氧化還原反應和非氧化還原反應。

Take-home message:氧化還原反應和非氧化還原反應是中學無機化學對於簡單無機化合物所參與的反應的一種分類標準,並不能概括所有反應的本質。

「化學反應是元素的核外價電子的重新排布」,這句話的內涵則要深刻得多,只有到了大學有了一定的量子力學的知識才會意識到,化學鍵的本質是由電子佔據的軌道來刻畫的(當然隨著認知的深入這句話也有其侷限性),而原子核位置的不同會顯著改變核外電子(尤其是價電子)的分布,而化學反應中分子結構發生了改變,所以電子結構一定也會改變。那為什麼說化學反應是元素的核外價電子的重新排布而不是分子結構的形變呢?這就好像乙個小孩子在搭積木,原子就是積木的主體,而電子就是積木與積木之間的連線,為了把乙個結構改成另乙個結構,就要破壞掉原本已經相互咬合的一些連線,然後拿到另乙個地方與另一些積木扣在一起。

儘管這個過程中積木的位置被移動了,但是積木的主體沒有被破壞或者形成,真正改變的是將積木與積木之間的連線。如果模擬建築的話,就是同樣的一堆建築材料(積木/原子),外行看到的是兩棟樓的外觀(積木外形的不同/分子結構的不同),建築師關注的則是建築是怎麼被搭起來的(積木連線處的不同/電子結構的不同)。所以對化學反應的認知要深入到核外電子的層次,例如許多較為複雜的有機反應中的選擇性問題要用到本科級別的分子軌道理論來解釋。

2樓:小小的廣兒

首先,化學反應並不一定是核外價電子的重新排布,對於氧化還原反應,肯定有電子的轉移或偏移。對於非氧化還原反應,如一般的復分解反應,只是組成物質的離子進行了一部分交換,形成的新物質離子之間更匹配,能量更低,因此更穩定,這也是反應正向進行的動力

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