化学理科

5分でわかる「酸化数」何を数値にしたもの?求め方は?酸化・還元とは?元研究員がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。「酸化数」って何を数値にしたものか説明できるか?

酸化数の決め方にはルールがあり、反応の前後でその数値が「増えた」か「減った」かで酸化されたか還元されたかがわかるんだ。

今回は「酸化」「還元」の定義から「酸化数を求めるルール」について、化学実験を生業にしてきたライターwingと一緒に丁寧に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

wing1982

ライター/wing

元製薬会社研究員。小さい頃から化学が好きで、実験を仕事にしたいと大学で化学を専攻した。卒業後は化学分析・研究開発を生業にしてきた。化学のおもしろさを沢山の人に伝えたい!

1.酸化とは何か?還元とは何か?

image by iStockphoto

物質が酸素を受け取る、つまり酸素と化合する化学反応のことを酸化と呼び、この物質は酸化されたといいます。一方、物質が酸素を失う化学反応のことを還元と呼び、この物質は還元されたというのです。

しかし、酸化還元には酸素の授受がない反応も多くあります。まずは、酸化と還元について詳しく解説していきましょう。

1-1.酸素を受け取る「酸化」と酸素を失う「還元」

先ほど説明したように、一番わかりやすいのが酸素のやり取りによる酸化還元反応です。

例えば空気中で金属を加熱した時、金属と酸素が化学反応を起こし酸化物になります。この時金属は、酸素を受け取ったので酸化されたということです。

そして酸化物になっている金属を水素と反応させると、酸化物になる前の金属に戻り、水が発生します。酸化物になっていた金属はこの時、酸素を失ったので還元されたというのです。

1-2.水素を失う「酸化」と水素を受け取る「還元」

次に物質が水素を失う酸化と、水素を受け取る還元を見てみましょう。

2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O

硫化水素( H2S )と酸素( O2 )を反応させると、硫黄( S )と水( H2O )が生成します。

この時、硫化水素は酸素分子に水素を取られてしまいました。ということは硫化水素は水素を失ったので酸化されたということになります。一方、酸素分子は水素を受け取ったので還元されたというのです。

1-3.電子を失う「酸化」と電子を受け取る「還元」

最後に電子の受け渡しによる酸化と還元を見ていきましょう。

金属の銅( Cu )を酸素( O2 )と反応させると酸化銅( CuO )になります。この反応は 1-1. の金属と酸素を反応させて酸化物を得た反応と同じです。

ではこの反応を電子( e)に注目して見てみましょう。電子の受け渡しが見たいので、電子の動きがわかるように反応式を書いてみます。

2 Cu + O2 → 2 Cu2+ + 4 e + O2 → 2 Cu2+ + 2 O2- → 2 CuO

この時銅原子は電子を放出して酸化され酸素原子は電子を受け取って還元されたといえるのです。酸素や水素が関係しない反応でも、電子の受け渡しですべての酸化還元反応を説明することができます

電子を失う事を酸化される電子を受け取ることを還元されるという事を覚えておきましょう。

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酸化されたというのは酸素と結びついたという意味だと思っていたが、水素を失ったという意味や電子を失ったという意味もあったんだな。電子の受け渡しによる酸化還元反応はとても重要だぞ。

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