酸化還元反応

酸化還元反応とは

酸化還元反応（さんかかんげんはんのう）は、物質間で電子の授受が行われる化学反応です。英語の「Reduction」と「Oxidation」を組み合わせ、一般的にレドックス反応とも呼ばれています。この反応では、ある物質が酸化される一方で、別の物質が還元されるため、酸化と還元は常にペアとして存在します。このため、酸化還元反応は、反応物や生成物の状態によって異なる呼称が使われることがありますが、全てが酸化還元反応の一部です。

酸化還元反応の例

酸化還元反応の狭義の理解として、[金属]]と酸素の化学反応を考えてみましょう。例えば、銅は空気中の酸素と反応し、酸化銅]（CuO）が生成されます。[銅は酸化され、酸素は還元され、金属銅に戻すことも可能です。このとき、銅を酸化する酸素は酸化剤となり、酸化銅]を還元する炭素は[[還元剤として機能します。逆に、銅の酸化反応においては、酸素は最終的に酸化物イオンとなり、還元されています。

また、酸素が関与しない酸化還元反応も存在します。例えば、亜鉛と銅の反応では、金属亜鉛が電子を失って亜鉛イオンとなり、銅イオンは電子を受け取って金属銅に変化します。

酸化数の利用

酸化還元反応において、反応物と生成物の電子のやり取りを追跡するために「酸化数（oxidation number）」という概念が導入されます。反応の前後で酸化数の総和は変化しないため、各原子の電子の授受状況を酸化数の変化から把握することができます。酸化数は次のように決められます。

• - 単体中の原子の酸化数は0。
• - 単原子からなるイオンの酸化数はそのイオンの電荷に等しい。
• - 酸化物中の酸素は通常 -2。
• - 水素は通常 +1。ただし水素化合物では-1。
• - 中性化合物においては、構成する原子の酸化数の総和は0です。

酸化還元電位

酸化還元反応において、電子が授受される方向はそれぞれの酸化剤や還元剤の強さで決まります。その強さを示す尺度が「酸化還元電位」です。酸化還元電位は、標準水素電極（SHE）を基準に定義され、電極の活量が1の際の電位が標準となります。酸化還元反応は、通常二つの半反応に分かれ、電池などの機能を持ちます。電池の起電力は、酸化還元電位の差によって決まります。

酸化還元反応の理解は、化学の多くの分野で非常に重要です。その基本的な原理から応用まで、様々な場面で活用されています。

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