酸化・還元の定義｜化学基礎【高校化学Net参考書】

酸素原子の授受による酸化・還元の定義

　中学生のときに，「酸素と化合するから酸化」というように教わっているかと思います。この定義が最も単純でわかりやすいと思います。

　たとえば，黒色の酸化銅（Ⅱ）CuOを加熱して水素H₂の中に入れると，きれいな赤銅色になります。
　　　CuO　＋　H₂　→　Cu　＋　H₂O
　　　

　この反応において，水素が酸素原子を受け取っているので，「水素が酸化された」ということになります。

　一方，酸化銅（Ⅱ）は，酸素原子を失っています。このとき，「酸化銅（Ⅱ）が還元された」ということになります。

　このように，酸化と還元は同時に起こるため，全体としては「酸化還元反応」とよばれます。

　水素原子の受け渡しによっても，酸化・還元を定義することができます。

　水素原子は陽イオンになりやすく，酸素原子は陰イオンになりやすい等，水素原子は酸素原子の逆の性質をもっていると考えられます。そのため，酸化と還元の関係も酸素とは逆になります。

　酸素原子を受け取ると酸化されたことになるので，水素原子を受け取ると還元されたことになります。また，酸素原子を失うと還元されたことになるので，水素原子を失うと酸化されたことになります。

　たとえば，硫化水素H₂Sと酸素O₂を混合したものに点火すると，容器の内壁に硫黄Sの細かい粒が付着します。
　　　２H₂S　＋　O₂　→　２S　＋　２H₂O
　　　

　この反応において，酸素が水素原子を受け取っているので，「酸素が還元された」ということになります。

　一方，硫化水素は，水素原子を失っています。このとき，「硫化水素が酸化された」ということになります。

　もちろん，これは酸素原子の授受による定義と矛盾しません。硫化水素は酸素と反応しているので，確かに酸化されています。

　マグネシウムMgなどの金属は，燃焼すると酸化物を生じます。
　　　２Mg　＋　O₂　→　２MgO

　この反応で生じた酸化マグネシウムMgOは，金属元素と非金属元素からなる化合物なのでイオン結晶です。これは，陽イオンと陰イオンで構成されているということです。

　マグネシウムは電子e^－を失ってマグネシウムイオンになっています。
　　　Mg　→　Mg^2＋　＋　２e^－
　　　

　また，酸素は電子を受け取って酸化物イオンになっています。
　　　O₂　＋　４e^－　→　２O^2－
　　　（原子1個あたりでは　O　＋　２e^－　→　O^2－）
　　　

　ここで，マグネシウムは酸化されていることから，電子を失うと酸化されたことになります。また，電子を受け取った酸素は還元されたことになります。

　電子の授受による定義を用いると，酸素原子や水素原子がかかわらない反応についても酸化・還元を判断することができます。

　たとえば，赤熱した同線を塩素Cl₂の中に入れると，塩化銅（Ⅱ）CuCl₂の褐色の煙を生じます。
　　　Cu　＋　Cl₂　→　CuCl₂

　CuCl₂は金属元素と非金属元素からなる化合物なのでイオン結晶です。よって，陽イオンと陰イオンで構成されています。
　　　Cu　→　Cu^2＋　＋　２e^－
　　　Cl₂　＋　２e^－　→　２Cl^－
　　　（原子1個あたりでは　Cl　＋　e^－　→　Cl^－）

　銅は電子を失っているので，酸化されたことになります。一方，塩素は電子を受け取っているので，還元されたことになります。

　これまでの酸化還元の定義をまとめると，次の表のようになります。

	酸素原子を	水素原子を	電子を
酸化された	受け取った	失った	失った
還元された	失った	受け取った	受け取った