イントロ
電子の移動を酸化数の変化で読む
増加は酸化、減少は還元
酸化数は化合物中の原子へ形式的に割り当てる数です。反応前後で酸化数が増えた元素は酸化、減った元素は還元されています。
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定義
酸化数
- 教科書では
- 結合電子を一定の規則で割り当てたと仮定して、各原子の電子の偏りを数で表したものです。
- 言いかえると
- 酸化数は実際のイオン電荷と常に同じではありませんが、反応全体でどの元素が電子を失い、どの元素が受け取ったかを追う道具です。単体は0、単原子イオンはその電荷、化合物全体の酸化数の和は0、イオン全体ではイオンの電荷に等しくします。
公式
基本規則
決めやすい元素から入り、未知の酸化数を総和で求めます。
中性化合物
各原子の酸化数の総和 = 0
通常、Hを+1、Oを−2として未知の元素を求めます。
- 総和原子数を掛けた酸化数を全元素で足す
使うときのコツ
化学式の下付き数字を必ず掛けます。
多原子イオン
各原子の酸化数の総和 = イオン全体の電荷
SO₄²⁻なら総和は−2、NH₄⁺なら総和は+1です。
- 右上の電荷イオン全体の電荷
使うときのコツ
総和を0にしないことがイオン計算の要点です。
解くコツ
単体かイオンかを判定し、既知規則→原子数を掛ける→総和条件→未知数、の順に進めます。
手順
酸化数を決める手順
- 1
単体なら0、単原子イオンなら電荷と同じ値を付ける
- 2
通常の化合物でHを+1、Oを−2として先に入れる
- 3
各酸化数に化学式中の原子数を掛ける
- 4
総和を中性なら0、多原子イオンなら全体電荷に合わせる
- 5
反応前後で同じ元素の値を比較し、増加・減少を判定する
比較
| 対象 | 規則 | 例 |
|---|---|---|
| 単体 | 酸化数0 | Zn、O₂、Cl₂ |
| 単原子イオン | 電荷と同じ | Cu²⁺は+2 |
| 通常の水素 | +1 | H₂OのH |
| 通常の酸素 | −2 | CO₂のO |
対象単体
- 規則
- 酸化数0
- 例
- Zn、O₂、Cl₂
対象単原子イオン
- 規則
- 電荷と同じ
- 例
- Cu²⁺は+2
対象通常の水素
- 規則
- +1
- 例
- H₂OのH
対象通常の酸素
- 規則
- −2
- 例
- CO₂のO
例外を含む物質はこの入門規則だけで処理せず、問題で与えられた条件に従います。
例
- 場面
- KMnO₄中のMnの酸化数を求める。Kは+1、Oは−2とする。
- 順に考えると
- 中性化合物なので総和は0です。Mnをxとすると、(+1)+x+4×(−2)=0です。1+x−8=0よりx=+7です。Oの−2を1回だけでなく、O原子4個分掛けることが要点です。
- ここが結論
- KMnO₄中のMnの酸化数は+7です。これはMnイオンが単独で+7という意味ではなく、化合物中の形式的な値です。
注意
酸化数と実際の電荷を同一視しない
確認
確認テスト
Q1
SO₄²⁻でOを−2とすると、Sの酸化数はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
単体は0、単原子イオンは電荷と同じ酸化数
- 2
通常Hは+1、Oは−2として総和条件を使う
- 3
中性化合物の総和は0、多原子イオンは全体電荷
- 4
酸化数の増加が酸化、減少が還元