すべての反応種は、還元と酸化の 2 種類の反応に分けることができます。酸化還元反応や酸化還元反応では、酸化と還元は必ず同時に起こります。酸化剤は化学プロセスで還元される物質であり、還元剤は酸化される物質です。
レドックス反応は、関与する 2 つの反応物間で電子が移動する反応です。反応種の酸化状態内部の変化は、この電子の移動を識別するために使用できます。酸化は、電子の損失と、その結果として与えられた試薬の酸化された形での上昇として定義されます。還元は、電子を獲得し、反応物の酸化状態を減少させるプロセスです。
酸化剤は、酸化還元プロセスの減少に苦しむ傾向がある粒子エンティティです。還元剤は、電子を引き渡す傾向がある電子供与種です。酸化は、いくつかの種でよく見られる現象です。どの酸化還元プロセスも、酸化半反応と還元半反応の 2 つの半反応に分解できます。
酸化還元反応の種類
以下は酸化還元反応の例です:
分解反応
組み合わせの反応
移動への反応
不均衡の反応
分解反応
分解反応では、分子が他の化合物に分解されます。これらのタイプの反応の例を以下に示します:
2NaH 2Na + H2
上記の反応はすべて、微量化合物の分解につながります-
AB→ A + B.
ただし、すべての分解反応が酸化還元反応ではないことが 1 つの例外として証明されています:
CaCO3 → CaO + CO2 はその一例です。
組み合わせの反応
これらの反応は分解プロセスの逆で、2 つの化学物質を組み合わせて次の式の単一の化合物を生成します。 A+B→AB。
次のシナリオを検討してください:
4 Fe+ 3O2 →2Fe2O3
変位の反応
化合物の原子またはイオンは、この中で別の元素の原子またはイオンに置き換えられます反応。 X + YZ → XZ + Y として表すことができます。変位反応は、次の 2 つのタイプに分けることもできます。
非金属の置換
金属の変位
別の金属が、この反応で化合物に存在する金属を置換します。冶金手順で鉱石から純粋な金属を抽出する際に、いくつかの反応が使用されます。
例:CuSO4+Zn→Cu+ZnSO4.
非金属材料の変位
このタイプの反応では、水素置換反応とまれな酸素置換イベントを検出できます。
不均衡の反応
不均化反応は、1 つの反応物のみが酸化および還元される反応です。
P4 + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3 が例です。
レドックス反応の例
このセクションには、いくつかの酸化還元反応とその酸化/還元半反応が含まれています.
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水素とフッ素の反応 (例 1)
水素とフッ素の反応では、水素は酸化されますが、フッ素が減ります。以下はレスポンスの例です。
H2 + F2→2HF
H2 →2H+ + 2e– は酸化半反応です.
F2 + 2e– →2F– は還元半反応です。
その後、水素イオンとフッ素イオンが結合してフッ化水素になります。
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亜鉛と銅の反応 (例 2)
これは、亜鉛が Cu2+ イオンを置換する金属置換反応です。以下の応答に見られるように、硫酸銅酸化溶液で銅金属を生成します:
Zn (s) + CuSO4 (aq) → ZnSO4 (aq) + Cu (秒)
酸化の半反応は Zn → Zn2+ + 2e–
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
酸化還元プロセスで、銅は硫酸銅から亜鉛に置き換えられます.
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鉄と過酸化水素の反応 (例 3)
酸が存在すると、過酸化水素が Fe2+ を Fe3+ に酸化します。次の応答が発生します:
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
Fe2+ →Fe3+ + e– 酸化半反応
H2O2 + 2e– →2 OH–
その結果、過酸化水素の還元によって生成された水酸化物イオンが水を形成するために酸性媒体によって提供されるプロトン。
酸化と還元の反応
酸化反応
化合物に酸素またはより電子不足の成分を追加するか、水素またはより求電子的な元素を化合物から除去する物質は酸化反応と呼ばれます。
酸化プロセスの例は次のとおりです:
2S(s) + O2 (g) → SO2 (g) CH4 (g) + 2O2 ( g) → CO2 (g) + 2H2O (l)
酸化過程
化合物に酸素またはより電子不足の成分を追加するか、水素またはより求電子的な部分を化合物から除去する物質は酸化反応と呼ばれます。
非常に重要な還元剤には次のものがあります:
● Na、Zn、Fe、Al などのすべての金属
● C、H、S、および P ヒドラシドなどの準金属 HCl、HBr を含む、HI、および H2S
● 低酸化型の成分を持つ化合物は多くありません。 FeCl2、FeSo4、SnCl2、Hg2Cl2 がその例です
● NaH、LiH、CaH2、およびその他の金属水素化物
● HCOOH、有機化学物質
水の存在下では、リチウムは最も強力な還元剤ですが、水の不在下では、セシウムは最も強力な還元剤です。 H2O2、SO2、HNO2、NaNO2 は酸化剤であると同時に還元剤でもあります。
還元反応
酸化イベントと同様に、還元反応は電子獲得として定義されます。化学プロセス中、電子を獲得した物質は還元されます。
還元反応は、材料に水素またはより電気的に陽性の成分を追加するか、より多くの電気陰性または酸素を除去することとして定義されますコンポーネント。
考慮すべき酸化と還元の例:
CH3CH3 → 2CH2CH2 (g) + H2 (g) (g)
2FeCl2 (aq) + 2HCl → 2FeCl3 (aq) + H2 (g) (aq)
上記の酸化と還元の例をよく見ると、すべて還元と還元の両方があることがわかります。酸化反応。
FeCl3 から電子不足成分である塩素が脱離するにつれて、還元プロセスが進行します。水素は、同じプロセスで電子不足元素である塩素によって酸化されます。
半減反応の可能性
半反応ごとに参照電極電位が存在し、酸化還元反応になります。この電位は、塩基反応を半反応とみなし、陽極を通常の水素電極とした電解系で発生する電圧です。
それらの還元電位は、半反応によって生成される電圧です (E0 赤で示されます)。 H+ よりも強い酸化剤の場合、半反応の還元電位は正であり、弱いものでは負です。
F2 には +2.866 V の還元力があり、Zn2+ には -0.763 V の還元力があります。
成分が混合物中で最も酸化された状態にある場合。それは酸化剤として作用することができます。 KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、H2SO4、HClO4 がその例です。
化合物内の元素が最も低い酸化状態にある場合、還元剤として機能します。 H2S、H2C2O4、FeSO4、SnCl2 がその例です。
電気陰性度の高い元素が最高の酸化状態にある場合、その化学物質は酸化剤として機能します。
電気陰性成分が最もマイナーな酸化状態にある場合、還元剤として機能します。
結論
レドックス プロセスは、生理的エネルギーの保存と放出に一般的に使用されます。二酸化炭素の糖への還元と、水の酸素分子への酸化は、どちらも光合成の一部です。糖は呼吸の逆反応で酸化され、二酸化炭素と水になります。レドックス反応は、アイテムに薄い物質層を堆積させることを含む電気めっきプロセスでも使用されます。金メッキジュエリーの製造に使用されます。鉱石中の金属の分離に従事しています。酸化および還元化学物質における金属硫化物の製錬は、そのような例の 1 つです。酸化還元反応、酸化還元反応の種類、分解反応、結合反応、置換反応、不均化反応、および酸化還元反応のバランスについて学ぶことは、これらのアプリケーションのいくつかを理解するのに役立ちます。
