「高等学校化学I/酸化還元反応」の版間の差分
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銅Cuの粉末を空気中で加熱すると、黒色の粉末が得られる。これは、銅が空気中の酸素と結合して、酸化銅(Ⅱ)CuOになったからである。このように物質に酸素が化合することを'''酸化'''(さんか、oxidation)という。酸素が化合した物質については、その物質は'''酸化された'''という。酸化によって生成した生成物を'''酸化物'''という。以上のような酸化の反応を'''酸化反応'''という。
:2Cu + O<sub>2</sub> → 2CuO
なお、「酸」化といいても、酸性・塩基性とは意味が異なるので、混同しないように注意のこと。「酸化」の「酸」は、「酸素」の「酸」である。
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これは酸化銅から水素が酸素を奪い、もとの銅に戻した現象である。
:CuO + H<sub>2</sub> → Cu + H<sub>2</sub>O
このように、ある物質が酸素を失うことを'''還元'''(かんげん、reductionあるいはReduction)という。このような還元の反応を'''還元反応'''という。この銅の還元反応では、水素は逆に酸化をして水になっている。このように酸化反応と還元反応は、同時に起こる。そこで、これら同時に起こる酸化反応と還元反応とをまとめて、'''酸化還元反応'''という。
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=== 例 ===
:2Mg+O<sub>2</sub>→2MgO <br>
(マグネシウムが酸化(酸素が化合)して酸化マグネシウムになった)<br>
この化学反応式は以下の2つのイオン半反応式に分解することができる。<br>
:2Mg → 2Mg<sup>2+</sup>+4e<sup>-</sup><Br>
:O<sub>2</sub>+ 4e<sup>-</sup> → 2O<sup>2-</sup><br>
酸化還元反応の化学反応式は、まず半反応式をつくり、それを足し合わせることで作る。<br>
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イオン結合では、電子の授受の方向が判別しやすいが、いっぽう共有結合からなる化合物の化合反応では、電子の授受の方向が判別しづらい場合が多い。そこで、共有結合のような、電子の授受の方向が判別しづらい場合でも、酸化の度合いを定義できるように、次のような'''酸化数'''(oxidation number)という概念が考えられた。
* まず、酸化数の定義では、単体の原子の酸化数を
(例)
単体の水素
* 単原子イオンの酸化数はイオンの価数とする。
(例)
Na<sup>+</sup>の酸化数は+1。Cl<sup>-</sup>の酸化数は(-1)。Al<sup>3+</sup>の酸化数は+3。
* ほとんどの化合物中で、水素原子Hの酸化数は'''+1'''。ほとんどの化合物中で、酸素原子Oの酸化数は'''-2'''。(ただし、過酸化水素H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>では例外的に、あてはまらない。)
* イオンではない化合物中の原子の酸化数の総和は
(例)
H<sub>2</sub>Oの酸化数の総和は0である。実際に総和を計算すると、水素原子の酸化数(+1)×2と、酸素原子の酸化数(-2)の和であり、確かに、酸化数の総和は (+1)×2+(-2)=0 となる。
== 酸化剤と還元剤 ==
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