物质化合价的变化是否遵循某种规律，价态是如何变化的？用数学方式来描述。要全！

数学方式来描述？？你也太夸张了吧！！
你应该知道那是不可能的，不过或者你可以开创一片新天地也说不定呐！
化学反应中，金属性(还原性)强的元素容易失去电子，作为还原剂，其化合价升高；而非金属性(氧化性)强的元素容易得到电子，作为氧化剂，其化合价降低。
元素周期表中，越往左下角，元素的还原性越强；越往右上角，元素的氧化性越强。所以单质中，碱金属中的铷和铯(钫因为是放射性元素所以通常不予考虑)还原性最强，极容易失去电子，即使受极其微弱的光线照射，它们也会放出电子。氟气的氧化性最强，极容易失去电子而显-1价。它几乎可以和所有元素的单质化合，所以F元素是没有含氧酸的，因为氧不可能跟它争电子。最强的含氧酸就是高氯酸，它也是氧化性最强的酸。
举个关于化合价变化的例子：
2H2+O2=2H2O
H元素的还原性强，氧元素的氧化性强。生成物水是共价化合物，氢氧之间以一个共用电子对成键，所以氢显+1价，而氧显-2价。
但是，当氢遇到比它还原性更强的碱金属时，它就会表现氧化性了。
H2+2Na=2NaH

所以，化学反应中，氧化性相对强的元素作为氧化剂，化合价降低；还原性相对强的元素作为还原剂，化合价升高。有多种价态的元素化合价变化就要遵循一个规律：还原产物(氧化剂被还原的产物)的氧化性肯定比氧化剂弱；氧化产物(还原剂被氧化的产物)的还原性肯定比还原剂弱。比如，关于Fe的氧化：
在金属活动性顺序中，Fe在Cu的前面，即Fe的还原性比Cu强，所以Fe可以把Cu从它的盐中置换出来，即Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。但是Cu2+的氧化性比Fe3+弱，所以它没办法将Fe氧化成+3价的Fe3+。而氧的氧化性比+3价的Fe强，所以Fe2+长期暴露在空气中就会被氧化，即O2+4Fe2+2H2O=4Fe3+ + 4OH-(中性或碱性条件下)或O2+4Fe2+4H+=4Fe3+ +2H2O(酸性条件下)