１　酸化と還元ｈ

【酸化・還元の定義】　　

(1)　2CuO ＋ C → 2Cu + CO₂　　　(2)　Fe₂O₃ ＋ 2Al → 2Fe ＋ Al₂O₃

(3)　CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O　　　(4)　2H₂S ＋ O₂ → 2H₂O ＋ 2S　

　(1)　酸化された物質C（Oと化合），還元された物質CuO（Oを失う）　　

(2)　酸化された物質Al（Oと化合），還元された物質Fe₂O₃（Oを失う）

(3)　酸化された物質CH₄(Hを失う，Oと化合)，還元された物質O₂（Hと化合）

(4)　酸化された物質H₂S（Hを失う），還元された物質O₂（Hと化合）

【酸化・還元と酸化数】

単体，化合物，イオン中の各原子の酸化されている度合いを示す数値を酸化数という。酸化数は電子の授受で考えていく。電子を失ったり，受け取ったりしていない状態は，酸化数0。電子を1，2，3，･･･個失う（酸化される）と酸化数は，＋1，＋2，＋3，…となり，電子を1，2，3，･･･個受け取ると（還元される）と酸化数は，−1，−2，−3，…となる。酸化数は次の方法で形式的に決めていく。

�@　単体（1種類の元素からなるもの）中の原子の酸化数は〔　0　〕である。

�A　化合物（2種類以上の元素からなるもの）中の各原子の酸化数の総和は〔　0　〕である。

�B　イオンの原子の酸化数の総和はイオン全体の電荷と同じ。例）Cu^2＋のCuは＋2

�C　一般的に，化合物，イオン中の水素原子の酸化数は〔　＋1　〕，酸素原子の酸化数は〔　−2　〕とする。

例題　次の単体，化合物，イオンについて，下線部の原子の酸化数を求めよ。

　(1)　NH₃　　(2)　HNO₃　　(3)　N₂　　(4)　SO₄²⁻　　(5)　Cr₂O₇²⁻　　(6)　H₂O₂　　

　(7)　CuCl₂　　(8)　Fe(NO₃)₃　　

　それぞれ下線部の原子の酸化数をxとすると，

　(1)　x＋(＋1)×3＝０，x＝−3　　　(2)　 (＋1)＋x＋(−2)×3＝０，x＝＋5 　　(3)　0（単体なので　）

(4)　x＋(−2)×4＝−2，x＝＋6　　 (5)　 x×2＋(−2)×7＝−2，x＝＋6　　

(6)（＋1）×2＋x×2＝0，x＝−1（この場合，計算によって求める。結果的に−2にならない場合もある）

(7)　CuCl₂はイオンに分けるとCu^2＋とCl⁻2つなので，＋2　　

(8)　Fe(NO₃)₃はイオンに分けるとFe^3＋とNO₃⁻が3つなので，＋3

【酸化数と酸化還元反応】

　酸化数は，酸化されている度合いを表す値である。したがって，反応によって酸化数が増加した場合は酸化されている，減少した場合は還元されているということになる。また，反応の前後で酸化数の変化がない反応は，酸化還元反応ではないということになる。

次の化学反応中の下線部の原子について酸化数の変化を調べ，酸化されたか，還元されたかを答えよ。

(1)　CuO　+　H₂　→　Cu　+　H₂O　　　(2)　Fe　+　H₂SO₄　→　FeSO₄　+　H₂

(3)　SO₂　+　2H₂S　→　2H₂O　+　3S　　　(4)　2KI　+　H₂O₂　+　H₂SO₄　→　K₂SO₄　+　I₂　+　2H₂O

(5)　MnO₂　+　4HCl　→　MnCl₂　+　2H₂O　+　Cl₂

(1)　Cu　還元されている（Cu^2＋→Cuの変化＋2→0），H　酸化されている（H₂→H₂OのHの変化0→＋1）

(2)　Fe　酸化されている（Fe→Fe^2＋の変化0→＋2），H　還元されている（H₂SO₄のH→H₂の変化＋1→0）

(3)　SO₂のS還元されている（SO₂のS→Sの変化＋4→0），H₂SのS（H₂SのS→Sの変化−2→0）

(4)　I　酸化されている（I⁻→I₂の変化−1→0），O還元されている（H₂O₂のO→右辺のOの変化−1→−2）

(5)　Mn還元されている（Mn^4＋→Mn^2＋の変化＋4→＋2），Cl酸化されている（HClのCl→Cl₂の変化−1→0）

　　　Clの半分はMnCl₂のClへ変化している（酸化数の変化なし）。厳密には，半分だけ酸化されている。

例題　次の反応のうち，酸化還元反応でないものはどれか。

�@　MnO₂　+　4HCl　→　MnCl₂　+　Cl₂　+　2H₂O　　�A　2KI　+　H₂O₂　→　I₂　+　2KOH

�B　CuSO₄　+　H₂S　→　CuS　+　H₂SO₄　　�C　2MnO₄^-　+　6H⁺　+　5H₂O₂　→　2Mn²⁺　+　8H₂O　+　5O₂

 
�B　すべての原子の酸化数を確認する必要があるが，反応式の中で単体が含まれているものは，基本的に酸化数が変化する。酸
　化還元反応ではない（酸化数の変化がない）ものを選ぶには，単体を含んでいないものに目をつける。