これならわかる化学:酸化還元反応

酸化還元反応の定義をここで述べる。ある化学的物質が…

・「酸化された」というのは…
酸化数が増えること
O(酸素原子)を受け入れた
H(水素原子)を放出した
e⁻を放出した

・「還元された」というのは…
酸化数が減ること
O(酸素原子)を放出した
H(水素原子)を受け入れた
e⁻を受け入れた

これは覚え方としては、イオンエネルギー的に+なことが酸化されること、さらにはエネルギー的に-なことが還元されること、として覚えればよい。要するに電子の受け入れのことを酸化還元反応と呼んでいるだけである。ではその例をひとつづつ述べていくこととする。

2H₂ + O₂ → 2H₂O これは水素と酸素が化合しOを受け入れているので、Hが酸化されている。
2H₂O → 2H₂ + O₂ 一方これは酸素を分離している反応である、よってHは還元されている。

ここで重要なのは等価原理のように酸化されている一方で還元反応も同じように起こっているということである。世の中では酸化されているとか還元されていると断定的にいうことが多いかもしれないが、反応を見ればわかる通り、はじめの式ではHは酸化されているが、同時にOは還元されているとみることができる。次式はその逆である。すなわち酸化されているとき、もう一方の物質は還元されているので表裏一体の化学反応だとも考えられる。

2HCl → H₂ + Cl₂ 塩化水素が分解されHが放出されている、よってClは酸化されている。
F₂ + H₂ → 2HF フッ化水素の化合式である、よってFは還元されている。

Ag → Ag⁺ + e⁻ 電子を放出してイオン化しているので、Agは酸化されている。
K⁺ + e⁻ → K カリウムが電子を受け入れて生成されているので、Kは還元されたといえる。

では酸化数はどうなっているだろうか?

・Hに注目してみると…
2H₂ + O₂ → 2H₂O
0                   -1
2H₂O → 2H₂ + O₂
+1           0

・Clに注目してみると…
2HCl → H₂ + Cl₂
    -1            0

・Fに注目してみると…
F₂ + H₂ → 2HF
0                -1

・Agに注目してみると…
Ag → Ag⁺ + e⁻
       +1

・Kに注目してみると…
K⁺ + e⁻ → K
+1           0

となっている。もちろん先述したように酸化と同時に還元も起こっているので、酸化数の総体は0であるし、そうでない場合のイオン的反応もまた電子的な反応を考えれば酸化数の総和とイオンの価数は一致する。まあ、等価交換の原理みたいなのとしてニュアンスとして覚えてもらえればよい。

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