化学における酸化の定義と例

酸化の意味 (新旧の定義)

この酸化の例では、電極内の亜鉛原子が酸に溶解し、電子を失って陽イオンを形成します。ドーリング・キンダースリー/ゲッティイメージズ

化学反応の 2 つの重要なタイプは、酸化と還元です。酸化は必ずしも酸素とは関係ありません。ここでは、それが何を意味し、それがどのように還元に関係しているかを説明します。

重要ポイント: 化学における酸化

• 酸化は、原子、分子、またはイオンが化学反応で 1 つまたは複数の電子を失うときに発生します。
• 酸化が起こると、化学種の酸化状態が増加します。
• 酸化は必ずしも酸素を伴うわけではありません！もともと、この用語は、酸素が反応で電子損失を引き起こすときに使用されました。現代の定義はより一般的です。

酸化の定義

酸化とは 電子 による反応中 分子 、 原子 また イオン .
酸化は、 酸化状態 分子、原子、またはイオンの増加。逆のプロセスが呼び出されます 割引 、電子の獲得があるか、原子、分子、またはイオンの酸化状態が減少するときに発生します。

反応の例は、水素とフッ素ガスの間で生成するものです フッ化水素酸 :

ひ₂+ F₂→ 2HF

この反応では、水素が酸化され、フッ素が還元されます。反応は、2 つの半反応で記述した方が理解しやすいかもしれません。

ひ₂→ 2H⁺+ 2 および^-

ふ₂+ 2 および^-→ 2F^-

この反応のどこにも酸素がないことに注意してください。

酸素を含む酸化の歴史的定義

酸化の古い意味は 空気 に追加されました 化合物 .これは、酸素ガス（O₂）は、最初に知られている酸化剤でした。化合物への酸素の付加は、通常、電子損失と酸化状態の増加の基準を満たしますが、酸化の定義は、他のタイプの化学反応を含むように拡張されました。

酸化の古い定義の古典的な例は、鉄が酸素と結合して形成される場合です。 酸化鉄 または錆びます。鉄が酸化して錆びたと言われています。化学反応は次のとおりです。

2 Fe + O₂→信仰₂〇₃

鉄金属は酸化され、さびとして知られる酸化鉄を形成します。

電気化学反応は、酸化反応の好例です。銅線を銀イオンを含む溶液に入れると、電子が銅金属から銀イオンに移動します。銅金属は酸化されています。銀のウィスカーが銅線上に成長し、銅イオンが溶液中に放出されます。

と（ s ) + 2 Ag⁺( aq ) → あり²⁺( aq ) + 2 アット( s )

元素が酸素と結合する酸化の別の例は、酸化マグネシウムを形成するマグネシウム金属と酸素との反応です。多くの金属は酸化するため、式の形を認識すると役立ちます。

2Mg(s)+O₂(g) → 2 MgO (s)

酸化と還元が同時に起こる（レドックス反応）

電子が発見され、化学反応が説明できるようになると、科学者は、酸化と還元が一緒に起こり、ある種は電子を失い (酸化)、​​別の種は電子を獲得する (還元される) ことに気付きました。酸化と還元が起こる化学反応の一種をレドックス反応といい、還元-酸化の略です。

酸素ガスによる金属の酸化は、金属原子が電子を失って陽イオンを形成し（酸化される）、酸素分子が電子を獲得して酸素陰イオンを形成すると説明できます。たとえば、マグネシウムの場合、反応は次のように書き直すことができます。

2Mg+O₂→2[Mg²⁺][お^2-]

次の半反応で構成されます。

マグネシウム → マグネシウム²⁺+ 2 および^-

〇₂+ 4 と^-→2O^2-

水素を含む酸化の歴史的定義

酸素が関与する酸化は、現代の用語の定義によると、依然として酸化です。ただし、有機化学のテキストで遭遇する可能性のある、水素に関する別の古い定義があります。この定義は酸素の定義とは逆なので、混乱を招く可能性があります。それでも、意識するのは良いことです。この定義によれば、酸化は水素の喪失であり、還元は水素の獲得です。

たとえば、この定義によれば、エタノールがエタナールに酸化される場合:

CH₃CH₂ああ→CH₃与える

エタノールは水素を失っているため、酸化されていると見なされます。式を逆にすると、エタナールに水素を加えてエタノールを形成することでエタナールを還元できます。

OIL RIG を使用して酸化と還元を覚える

したがって、酸化と還元の現代的な定義は電子 (酸素や水素ではなく) に関係していることを思い出してください。どの種が酸化され、どの種が還元されたかを覚えておく 1 つの方法は、OIL RIG を使用することです。 OIL RIG とは、酸化は損失、還元は利益の略です。

ソース

• ハウスタイン、キャサリン・ヒンガ (2014)。 K. Lee Lerner と Brenda Wilmoth Lerner (eds.)。 酸化還元反応。ゲイル科学百科事典 （第5版）。ミシガン州ファーミントン ヒルズ: ゲール グループ。
• Hudlický、Miloš (1990)。 有機化学における酸化 .ワシントン D.C.: アメリカ化学会。 p。 456. ISBN 978-0-8412-1780-5。