三つの定義
- 酸素と水素：酸素を得る、または水素を失うことが酸化であり、その逆が還元である。
- 電子：電子を失うことが酸化、得ることが還元である。
- 酸化数：増加が酸化、減少が還元である。これが最も一般的な定義である。
同時性と酸化剤・還元剤
失われた電子は別の何かが受け取らなければならないため、酸化と還元は同時に起こり、移動する電子の数はつり合います。他を酸化し自らは還元される物質が酸化剤、他を還元し自らは酸化される物質が還元剤です。CuO + H₂ → Cu + H₂Oでは、H₂が還元剤、CuOが酸化剤です。
酸化数とつり合わせ
単体の酸化数は0であり、化合物中ではHは通常+1、Oは通常-2で、中性の化合物では酸化数の総和が0になります。複雑な反応式は、酸化と還元の半反応式に分け、原子と電荷をつり合わせ、電子数をそろえてから再び組み合わせることでつり合わせます。
例
さび、燃焼、金属の製錬、電池の充放電、電気分解はすべて酸化還元過程です。生物では、光合成が水を酸化して二酸化炭素を還元し、細胞呼吸がグルコースを酸化してエネルギーを取り出します。
参考文献
- Atkins, P., & Jones, L. (2010). Chemical Principles: The Quest for Insight (5th ed.). W. H. Freeman.
- Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2014). Chemistry (9th ed.). Cengage.
- IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (the Gold Book), entries 'oxidation' and 'reduction'. International Union of Pure and Applied Chemistry.