化学基礎④酸化還元〜定義〜

今日は、化学基礎の中の4分野の一つ、酸化還元の話をしたいと思います。その1番最初、「定義」についてです。

酸化や還元とは、どういう化学変化のことをいうのか。

この問題が解決する記事になっています。

では、やっていきましょう。

酸化還元の定義

酸素Oに注目

まず最初に、酸化還元は、酸素原子Oに注目され定義されました。

酸化・・・酸素Oと化合すること

還元・・・酸素Oと離れること

*化合←原子同士がくっつくこと

です。　なので読んで字の通り、酸素と化合→酸化

酸化されたものが、酸素Oを離し、元に還る→還元

とされています。具体例は、以下の通りです。

2Cu + O₂ → 2CuO

銅Cuに酸素Oがくっついて、変化後(矢印の右辺)、酸化銅CuOになっています。これが、「酸化された」ということです。

では、次の反応で酸化された物質、還元された物質はなんでしょうか。

CuO + H₂ → Cu + H₂O

【正解】

酸化されたもの→ H₂ (Oを受け取りH₂Oに）

還元されたもの→ CuO(Oが離れてCuに） となります。

水素Hに注目

せっかく「酸化・還元」という言葉を作ったのに、酸素Oの受け渡しだけでそれを定義するのは勿体無い、ということで定義を拡大するために、水素Hに注目して定義することにしたのでした。

酸化・・・水素Hと離れること

還元・・・水素Hと化合すること

です。水素に注目して定義をする場合は、酸素の場合と、くっつく（化合）・離れるが逆になっています。

酸素の定義の方が覚えやすいので、水素は「それ逆！！」と覚えましょう。

具体例

H₂ ＋ Cl₂ → 2HCl

この反応の場合、

酸化されたものは、水素H₂

還元されたものは、塩素Cl₂になります。

H₂はH原子を一つ離して、Clと結合した。 Cl₂はCl原子を一つ離してHと結合した、とみます。（ちょいと複雑）

電子e^–に注目

そして、最終的に「酸化・還元」の定義がたどり着いたのが、ここです。

【電子の受け渡しによる酸化・還元の定義】

現在の化学では、これにより全ての酸化・還元は定義されます。（とはいえ、ここまでの酸素、水素に注目した定義が、ここで否定されるわけではないので、どれも知っておいてください）

電子に注目して定義すると、酸化還元はこうなります。

酸化・・・電子e^–が離れる（失われる）こと

還元・・・電子e^–を受けとること

です。これにより、次のような反応も、酸化還元の反応に分類されるようになります。では、見てみましょう。

2Na ＋ Cl₂ →2NaCl

この反応は、酸素Oも水素Hも反応の中にないので、これまでの定義では、酸化還元に分類されませんでした。

では、なぜこれが酸化還元なのか、説明していきます。

上の図は、ナトリウムNaと塩素Cl₂の反応により、塩化ナトリウムNaClができる化学反応式、その下には、粒の様子を正確に書き記したものです。

この反応の中では、２つのNa原子は反応後、２つのナトリウムイオンNa⁺に、Cl₂（塩素原子は２つ結合している）は、２つの塩化物イオンにCl^–に変化しています。

イオンになったり、または原子に戻ったりという反応は、全て電子の授受によるものなので、ナトリウムは電子を失って、酸化され、塩素は電子を受け取ることにより、還元されたというようにみることができます。

酸素Oも水素Hもなくても、酸化還元反応とされる。この電子に注目した定義こそ、現代の「酸化還元反応」です。

まとめ

定義をまとめると、次のようになります。

この定義をもとに、いろんな酸化還元反応を今後見ていくことになると思うので、必ず覚えておいてください。

酸素Oに注目したものが覚えやすいので、そこを覚えて、あとはその逆！です。

今回は以上になります。

また、一緒に勉強しましょう〜

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おやすみなさい。