理科ラボ

化学基礎｜酸化還元（1）酸化と還元・酸化数

酸化は電子を失うこと、還元は電子を受け取ること

中学では、酸素と結びつくのが酸化、酸素を失うのが還元でした。高校では電子のやりとりで考え、酸化数という数を使ってどの原子が酸化・還元されたかを判断します。中学のふり返りから始めて、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    酸化銅を水素と加熱すると？

    予想：酸化銅 CuO を水素 H₂ の中で加熱すると銅になった。酸化銅に起こった変化は？

    橙＝Cu、赤＝O、白＝H、紫＝Na、緑＝Cl。青い点＝電子。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    酸化数のルール単体 0・H ＋1・O −2・全体の和 0決まった値から残りを求めるH₂O₂ の O は −1、NaH の H は −1 などの例外もある
    イオンの酸化数単原子イオン ＝ 電荷Cu²⁺ は ＋2、Cl⁻ は −1多原子イオンは和が電荷（SO₄²⁻ は和が −2）
    判断増えた → 酸化、減った → 還元電子を失うと ＋ の方へCuO ＋ H₂：Cu ＋2→0（還元）、H 0→＋1（酸化）

    酸化と還元は必ず同時に起こる。失った電子の数と受け取った電子の数は等しい。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：酸化と還元酸素のうばい合いで、酸化と還元が同時に起こるようすを見よう →

    実験のあとに読む

    なぜ電子で考えるのか

    何を比べる？

    酸化銅と水素の反応、銅と酸素・ナトリウムと塩素の電子の動き、物質ごとの酸化数、反応前後の酸化数、中和と燃焼の酸化数を比べます。

    結果をどう考える？

    ナトリウムと塩素の反応には酸素も水素も出てきませんが、ナトリウムは電子を失って Na⁺、塩素は電子を受け取って Cl⁻ になります。電子のやりとりで考えると、酸素や水素が関係しない反応も酸化還元反応としてまとめて説明できます。酸化数は、そのやりとりを数で追いかけるための道具です。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    「イオンができる反応はすべて酸化還元反応」はまちがいです。中和のようにイオンが組みかわるだけで、酸化数が変わらない反応は酸化還元反応ではありません。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方