物質が酸素原子を受け取ることを酸化、物質が酸素原子を失うことを還元といいます。
物質が水素原子を失うことを酸化、物質が水素原子を受け取ることを還元といいます。
物質が電子を失うことを酸化、物質が電子を受け取ることを還元といいます。
もくじ
酸化・還元の定義
酸素原子の授受
物質が酸素と化合することを酸化といいます。
この酸化の定義は、非常にわかりやすいです。物質が酸素を受け取ると酸化が起こったと、文字通りに理解できます。
例えば、銅 Cu を空気中で加熱すると酸素と反応して、黒色の酸化銅(Ⅱ) CuO が生成します。
2 Cu + O2 → 2 CuO
銅 Cu は酸素原子 O を受け取っています。このとき、Cu は酸化されたと表現します。
一方、還元は酸化の反対の考え方です。還元とは、物質が酸素を失うことと定義できます。
例えば、酸化銅(Ⅱ) CuO と水素 H2 を反応させると、CuO が還元されて銅 Cu が生成します。
CuO + H2 → Cu + H2O
このとき、CuO は還元されて酸素を失い Cu となります。もう一つの反応物である H2 は、逆に酸化されて酸素を受け取り H2O となります。
酸化銅(Ⅱ) CuO の還元と水素 H2 の酸化で分かるように、物質の酸化と還元は、一組の反応として同時に起こります。
水素原子の授受
酸素原子の受け渡しで、酸化と還元の化学反応を定義するのはわかりやすいです。しかし、さらに多くの物質について酸化と還元の反応を考えたいので、定義を拡張します。
まず、水素原子の授受で酸化と還元を定義します。
物質が水素原子を失うことを酸化といい、物質が水素原子を受け取ることを還元といいます。
例えば、硫化水素 H2S を燃焼させると、固体の硫黄 S が残ります。
2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O
硫化水素 H2S は水素原子 H を失っています。このとき、H2S は酸化されたといいます。
これに対し酸素分子 O2 は、水素原子 H を受け取って水 H2O となります。水素原子を受け取っているので、 O2 は還元されたといいます。
電子の授受
さらに酸化・還元は、電子の受け渡しでも定義されます。
物質が電子を失うことを酸化といい、物質が電子を受け取ることを還元といいます。
例えば、マグネシウム Mg を燃焼させると、強い光を出しながら反応して、酸化マグネシウム MgO が生成します。
2 Mg + O2 → 2 MgO
MgO はマグネシウムイオン Mg2+ と酸化物イオンO2－ が、イオン結合してできた物質です。
もともと Mg と O2 は電気的に中性でしたが、反応後はイオンになっています。
Mg は 2 族の元素で価電子を 2 個もつので、2 個の電子を放出して 2 価の陽イオンになりやすいです。
O は 16 族の元素で価電子は 6 個なので、2 個の電子を受け取り 2 価の陰イオンになりやすいです。
そこでこの反応は、Mg が電子を 2 個失い、O が電子を 2 個受け取ったと見ることができます。
電子を失うことが酸化、電子を受け取ることが還元なので、Mg は酸化された、O2 は還元された、ということができます。
問題演習
確認テスト1
次の化学反応式の赤い太字で示した物質は、酸化されたのか還元されたのか考えましょう。
1． 2 Cu + O2 → 2 CuO
2． CuO + H2 → Cu + H2O
3． 2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O
4． 2 Mg + O2 → 2 MgO