酸化還元の最重要定義!学校では教えてくれない受験テクとは?

酸化還元反応 定義

落ちこぼれ受験生のしょうご
あ〜、もう!

酸化還元反応の定義が

多すぎてもう嫌だ〜〜〜

受験化学コーチわたなべ
酸化還元反応の定義は、

確かにたくさんあるよね。

おそらく学校で習うのは、

酸素

水素

電子

の定義だと思います。

 

でも受験で重要な定義は

学校では習いません。

 

この記事でご紹介します、

酸化剤と還元剤を使った定義

これが本当に重要です。

 

 

酸化還元を応用した、

電池の問題もこの定義が

分かっていることが非常に

重要となります。

 

それでは順番に定義を

見ていきましょう。

スクリーンショット 2016-04-27 14.10.38

①酸素による”古典的な”定義

受験化学コーチわたなべ
これは、おそらく

みんな中学校のときに習った定義

だよね!

これは読んで字のごとくで

わかりやすいよね。

でも、この定義を理論化学の

計算問題で使うことは

ほとんどないとおもっていい!

酸化還元反応は、

旧来は酸素のやり取りで定義されていました。

 

分かりやすいと言えば、分かりやすい、

なぜなら素と合で酸化

 

これが歴史的に見て一番最初の定義です。

 

2Cu+O2→2CuO

 

このような酸化反応はこの定義で十分で、

おそらく中学のときに

何度も書いた事があるのでは

ないかと思います。

 

そして、この酸化銅を一酸化炭素中で

加熱すると、

 

CuO+CO→Cu+CO2

 

と言う還元反応が起ります。

 

だからまとめると、

酸化:酸素と化合する反応

還元:酸素が脱理する反応

 

これが一番最初の定義です。

②水素による定義

この定義からが高校化学

定義です。

硫化水素を酸素中で加熱すると、

下記のように反応します。

酸化還元反応 定義

この反応は確かに酸素が関与しています。

ですが、

 

水素は脱離していますが、

Sは酸素と化合していません

 

 

この反応を昔の酸化還元の定義では

説明できなくなったのです。

 

 

だから、このような

水素が失われる事も『酸化』であり、

水素を得る反応が『還元』であると

 

定義が追加されました。

 

そして、ここからが大事です。

 

この定義、学校とか予備校では、

あまり重要視されていませんが、

ある分野でこの定義は

とても使うようになります。

 

センター試験でも

この定義で酸化、還元を判断すると、

非常に早く問題が解けます。

 

それが『有機化学』です。

 

有機化学では、この水素による

酸化還元反応の定義が非常によく

使われます。

酸化還元反応 定義

例えば、これはアセチレンへ

水素付加がなされています。

 

(余談となりますが、

アルキンへの水素付加では

水銀イオン触媒が必要になり、

これが構造決定で重要な知識となります!)

 

これは、アセチレンが、

水素を得ているので、

還元されている』と言う事に

なります。

 

この定義をまとめると、

酸化:水素と脱離する反応

還元:水素が化合する反応

③電子による”普遍的な”定義

今までの①、②はまだまだ

ミクロの世界にまで言及出来てません。

 

この定義が生まれるまでは、

基本的には、酸素と化合が酸化で、

例外的に水素との脱離も酸化と

言う。

 

と言う定義でした。

 

しかし、

化学界に革命が起きました。

 

この革命によって

酸素と化合することと

水素が脱離する事が

 

本質的に同じ事

と言うことが分かったのです。

 

その革命とは

『原子の構造の解明』

です。

 

原子の構造が解明された事で

「どうやら結合ってのは、電子を媒介して作られてるようだよ!」

と言うことと、

 

「電気陰性度が大きい酸素が結合すると、結合相手の原子は酸素に共有電子対を引っ張られ、電子を失うようですね。!」

と言うことが分かったのです。

 

例えば、

酸化還元反応 定義

 

今までの考え方だと、

水素は酸素と化合するから

酸化反応だな!

と思われてきました。

 

ですが、電気陰性度を使って考えると、

酸化還元反応 定義

水素は酸素に電子を奪われます。

また、酸素は水素から電子を得ます。

酸化還元反応 定義

この青枠までが全て酸素の持ち物と言う風になるのです。

 

原子の構造の解明によって

 

『それぞれの原子の電子を用いた』

例外無しの普遍的な定義が生まれました!

 

電子による定義をまとめると、

酸化:電子を失う反応

還元:電子を得る反応

④酸化剤と還元剤による”最重要な”定義

③の電子による定義がありましたが、

この酸化剤、還元剤の定義は、

電子による定義の拡張版です。

 

入試問題を解くと言う事を

考えれば、

 

これが最も大事な定義です。

 

なぜなら、酸化還元反応は全て

この定義に基づいて量関係の計算を

していきます。

 

酸化剤は相手を酸化する。

つまり、相手から電子を奪ってくる

のが酸化剤の役目です。

酸化剤の反応

酸化剤の反応

還元剤は相手を還元する。

つまり、相手へ電子を与える

のが還元剤の役目です。

還元剤の反応

還元剤の反応

よって酸化還元反応とは、

この2つをつなげて、

酸化還元反応 定義

酸化還元反応 定義

これが最重要定義です。

 

還元剤が電子を酸化剤に向かって

投げつけている
と覚えてください。

 

この定義を分かっていないと

酸化還元で頻出の

 

『酸化還元滴定』も解けませんし、

『電池』の問題にも一切手が出ません。

 

だから、絶対に身につけておいてください。

 

今日の内容を動画にさらっとまとめて

あるので

こちらで復習してください。

ペンを持ってこの動画の、

還元剤が酸化剤に電子を投げる

と言う図だけでも紙に書いておいてください。

 

それではここまで読んでいただき

ありがとうございます。

スクリーンショット 2016-04-27 14.10.38

8 件のコメント

  • ダイコン より:

    問題を解いていて「両性酸化物」という言葉が出てきたのですが、これは一体何のことですか?学校でも習いませんでした。詳しい解説をよろしくお願いします。

  • Nico-chan より:

    こんにちは。

    酸化還元反応で出てくる、銅に濃硝酸を反応させると二酸化窒素が発生するというものがあると思いますが、一方で、銅に濃塩酸を加えると、イオン化傾向の大きさにより、反応しません。

    このことで疑問に思ったことがあります。
    銅に濃硫酸を反応させた場合、HよりもCuの方がイオン化傾向が小さいのに反応が進むのはどうしてですか。
    お願いします。

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      Cuと濃硫酸は反応しません。
      反応するのは、熱濃硫酸です。
         
      濃硫酸は加熱されるとSO3ができます。
      厳密に言うと、濃硫酸に酸化力があるわけ
      では無く、
      このSO3が酸化力を持つのです。
         
      なので、銅が酸化されます。
      強酸性と強酸化力について
      をご覧ください。

  • Nico-chan より:

    すみません、勘違いしてました(・_・;)
    でも、これで印象に残すことができたかもしれないです笑
    ありがとうございました!!

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      いや、学校で習わないから仕方ないです!
      入試でこの知識が直接問われないけど、
      案外知ってるとわかりやすい事ってありますよね!

      • Nico-chan より:

        そうだったんですか!
        安心しました。
        ありがとうございました!!

  • イマヨシ より:

    わたなべさんの電池の仕組みの動画をみてから、もう一度このブログを読むと、還元剤が酸化剤に電子を投げつけているという意味がしっかりと理解できました!!

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      おめでとうございます!

  • コメントを残す

    メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です