レドックス反応を特定する方法を学ぶ前に、レドックス反応の意味を理解する必要があります。酸化還元反応は、電子移動反応と見なされます。有機化学と無機化学の両方に含まれています。酸化還元反応が酸化反応と還元反応で構成されるため、「レドックス」という名前が付けられました。酸化数の決定は、酸化還元反応を特定する上で重要なポイントです。この記事では、酸化還元反応の種類について説明し、各酸化還元反応の例、酸化還元反応の半反応を示し、酸化数と酸化数の変化を決定する際の規則についても説明します。
レドックス反応とは
酸塩基反応は、プロトン移動プロセスによって特徴付けられます。同様に、酸化還元またはレドックス反応は、電子移動プロセスを伴います。酸化還元反応には、酸化反応と還元反応の2つの半反応があります。酸化反応は電子を失う反応で、還元反応は電子を受け取る反応です。したがって、酸化還元反応には2つの種が含まれ、酸化剤は酸化半反応を起こし、還元剤は還元半反応を起こします。酸化還元反応における還元の程度は、酸化の程度に等しいです。つまり、酸化剤から失われた電子の数は、還元剤が受け取った電子の数と同じです。これは、電子交換に関してバランスの取れたプロセスです。
酸化還元反応を特定する方法
酸化数を見つける:
レドックス反応を特定するには、まず反応中の各元素の酸化状態を知る必要があります。酸化数の割り当てには、次の規則を使用します。
• 他と結合していない遊離元素は、酸化数がゼロです。したがって、H2 の原子 、Br2 、Na、Be、Ca、K、O2 そしてP4 同じ酸化数ゼロです。
• 1 つの原子のみで構成されるイオン（単原子イオン）の場合、酸化数 はイオンの電荷に等しくなります。例:
Na、Li、K の酸化数は +1 です。
F、I、Cl、Br は酸化数が -1 です。
Ba、Ca、Fe、Ni は酸化数が +2 です。
O と S の酸化数は -2 です。
Al と Fe の酸化数は +3 です。
• 酸素の最も一般的な酸化数は -2 (O:MgO, H2 O) ですが、過酸化水素では -1 (O2 :H2) です。 O2 ).
• 水素の最も一般的な酸化数は +1 です。ただし、I族とII族の金属と結合すると、酸化数は-1（LiH、NaH、CaH
• フッ素 (F) はすべての化合物で -1 の酸化状態しか示さず、他のハロゲン (Cl、Br、および I) は負と正の両方の酸化数を示します。
• 中性分子では、すべての酸化数の合計はゼロに等しくなります。
• 多原子イオンでは、すべての酸化数の合計がイオンの電荷に等しくなります。
• 酸化数は整数だけである必要はありません。
例:スーパーオキシド イオン (O2) – 酸素の酸化状態は -1/2 です。
酸化反応と還元反応を特定する:
次の反応を考えてみてください。
2Ca + O2(g) —> 2CaO(s)
ステップ 1: 酸化剤と還元剤を決定します。このために、酸化数を特定する必要があります。
2Ca + O2 (g) —> 2CaO(s)
0 0 (+2) (-2)
どちらの反応物も酸化数はゼロです。カルシウムはその酸化状態を (0) から (+2) に増加させます。したがって、それは酸化剤です。逆に、酸素では、酸化状態は (0) から (-2) に減少します。したがって、酸素は還元剤です。
ステップ 2: 酸化と還元の半反応を書きなさい。電子を使用して両側の電荷のバランスを取ります。
酸化:Ca(s) —> Ca + 2e ——(1)
還元:O2 + 4e —> 2O ——(2)
ステップ 3: 酸化還元反応の取得。 (1)と(2)を足すことで、酸化還元反応が得られます。半反応の電子は、バランスのとれた酸化還元反応に現れてはなりません。このためには、反応 (1) を 2 倍してから、反応 (2) を足す必要があります。
(1)*2 + (2):
2Ca(s) —> 2Ca + 4e ——(1)
O2 + 4e —> 2O ——(2)
——————————————————————————--
2Ca + O2( g) —> 2CaO(s)
酸化還元反応の特定
例:次の反応を考えてみましょう。酸化還元反応に似ているのはどれ?
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> ZnSO4 (aq) + Cu(s)
HCl(aq) + NaOH(aq) —> NaCl(aq) + H2 O(l)
レドックス反応では、反応物と生成物の酸化数が変化します。酸化種と還元種があるはずです。生成物中の元素の酸化数が変化しない場合、それは酸化還元反応とは見なされません。
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> ZnSO4 (aq) + Cu(s)
Zn(0) Cu (+2) Zn (+2) Cu (0)
S (+6) S (+6)
( -2) O (-2)
これは酸化還元反応です。亜鉛は酸化剤 (0 —> (+2)、銅は還元剤 (+2) —> (0) であるためです。
HCl(aq) + NaOH(aq) —> NaCl(aq) + H2 O(l)
H(+1),Cl(-1) Na(+1), O(-2), H(+1) Na(+1) , Cl (-1) H(+ 1)、O(-2)
これは酸化還元反応ではありません。なぜなら、反応物と生成物は同じ酸化数を持っているからです。 H (+1)、Cl (-1)、Na(+1)、O(-2)
レドックス反応の種類
レドックス反応には、結合反応、分解反応、置換反応、不均化反応の 4 種類があります。
複合反応:
結合反応は、2 つ以上の物質が結合して 1 つの生成物を形成する反応です。
A + B —> C
S(s) + O2 (g) —> SO2 (g)
S(0) O(0) S(+4),O(-2)
3Mg+N2 (g) —> Mg3 N2 (s)
Mg(0) N(0) Mg(+2), N(-3)
分解反応:
分解反応では、化合物は 2 つ以上の成分に分解されます。結合反応の反対です。
C —> A + B
2HgO (s) —> 2Hg(l) O2 (g)
Hg(+2), O(-2) Hg(0) O(0)
2 NaH (s) —-> 2 Na (s) + H2 (g)
Na(+1)、H(-1) Na(0) H(0)
2 KClO3 (s) —> 2KCl(s) + 3O2 (g)
変位反応:
置換反応では、化合物中のイオンまたは原子が別の化合物のイオンまたは原子に置き換えられます。置換反応は、産業界で幅広い用途があります。
A + BC —> AC + B
水素置換:
すべてのアルカリ金属と一部のアルカリ金属 (Ca、Sr、Ba) が冷水からの水素に置き換わります。
2Na(s) + 2H2 O (l) —> 2NaOH (aq) + H2 (g)
Ca( s) + 2H2 O (l) —> Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)
金属変位:
元素状態の一部の金属は、化合物内の金属を置き換えることができます。たとえば、亜鉛は銅イオンを置き換え、銅は銀イオンを置き換えることができます。置換反応は、場所の活動系列 (または電気化学系列) に依存します。
Zn(s) + CuSO4 (aq) —> Cu(s) + ZnSO4 (aq)
ハロゲン置換:
ハロゲン置換反応のアクティビティ シリーズ:F2> Cl2> Br2> 私2 .ハロゲン系列を下るにつれて酸化力が弱まります。
Cl2 (g) + 2KBr (水溶液) —> 2KCl (水溶液) + Br2 (l)
Cl2 (g) + 2KI (aq) —> 2KCl (aq) + I2 (s)
Br2 (l) + 2I (水溶液) —> 2Br(水溶液) + I2 (秒)
不均化反応:
これは特別なタイプの酸化還元反応です。ある酸化状態にある元素は、酸化と還元が同時に行われます。不均化反応では、1 つの反応物に少なくとも 3 つの酸化状態を持つことができる元素が常に含まれている必要があります。
2H2 O2 (aq) —> 2H2 O (l) + O2 (g)
ここで、反応物の酸化数は (-1) で、O2 ではゼロまで増加します。 H2 で (-2) に減少します O. 水素の酸化数は反応で変化しません。
レドックス反応を特定する方法 – まとめ
レドックス反応は電子移動反応とみなされます。酸化還元反応では、1 つの要素が酸化して電子を放出し、1 つの要素が放出された電子を獲得して還元します。酸化の程度は、反応中の電子交換に関して還元の程度に等しい。酸化還元反応には 2 つの半反応があります。それらは酸化半反応と還元半反応と呼ばれます。酸化では酸化数が増加し、同様に還元では酸化数が減少します。
