A　酸化と還元

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A　酸化と還元

酸化と還元

►酸化・還元の定義

　酸素・水素の授受と酸化還元　　酸化という言葉(概念)を最初に提出したのは，

A.L.ラボアジエである。彼は酸素が他の物質と化合する現象を酸化と呼ぶことを

主張し，激しくエネルギーを放出して炎や光輝を発生する燃焼，金属が錆びる反応，

呼吸など生体内で起こる反応がすべて酸化反応であることを明らかにした。また酸

化の逆反応，すなわち酸化物から酸素が失われて酸化物が酸化前の状態にもどる反

応，金属酸化物と木炭・コークスなどを一緒に熱すると金属が得られる反応，いわ

ゆる冶金など，を酸化の逆反応として還元という言葉で呼んだ。

　この定義はその後やや広げられて，酸素との化合のみならずハロゲンや硫黄との

化合も含めて酸化と呼び，酸化物が水素と化合すると酸素を失うことから水素との

化合も還元と呼ぶようになった。これらの酸素・水素の授受を中心とする古典的な

酸化・還元の定義を狭義の酸化・還元の定義という。

　電子の授受と酸化還元　　マグネシウムMgが酸素Oと結合するときには，Mgの

価電子はOに移り，Mgは2価の陽イオンに，Oは2価の陰イオンになる。

　このように，電子の移動に注目すると，酸化とは電子を失うことであり，還元と

は電子を得ることであるといえる。Mgと塩素の反応でも，次式のように同様の電

子の授受が行われ，酸化還元反応であることがよくわかる。

　電子の移動に注目した酸化・還元の定義を，広義の酸化・還元の定義という。

　酸化・還元を電子の授受と結びつけて定義することは，現在一般に行われており，

実際非常に有用な考え方である。教科書では狭い意味の酸化・還元，すなわち酸素

と化合することが酸化であり，酸素が失われることが還元という定義からスタート

し，上記の電子の授受による定義へ，できるだけスムーズに結びつけるよう配慮し

た。

参考　フロギストン説とラボアジエの燃焼理論
　可燃性物質が燃焼するとき，炎とともに何かが逃げていくように見える。この現
象から，燃焼とは物質からフロギストン(燃素phlogiston)が失われることであるという

フロギストン説が生まれた。この説は，初めJ.J.ベッヒャー(ドイツ，1635～1682年)

が唱え，G.E.シュタール(ドイツ，1660～1734年)によって発展させられた。シュタ

ールはフロギストンという名称を与えたばかりでなく，フロギストンを用いた燃焼

の理論体系を考え出した。すなわち可燃性物質はフロギストンを多く含む物質であ

り，燃焼とはそれらの物質がフロギストンを失う現象であり，金属が錆びるのも燃

焼と同じ現象で金属がフロギストンを失う現象と考えた。また金属酸化物が木炭な

どによって還元されるのは，金属酸化物が木炭などのフロギストンを多く含む物質

からフロギストンを受け取るからであると考えた。

金属　　－　フロギストン→　金属酸化物

金属酸化物　　＋　フロギストン(木炭などから)　→　金属

A.L.ラボアジエは，リン・硫黄の燃焼，スズの燃焼の実験などから，これらの変化

に際して空気のかなりの部分が固定されて，その結果重量が増加すると考えた。こ

の固定される空気の部分がK.W.シェール(スウェーデン，1742～1786年)とJ.プリース

トリ(イギリス，1733～1804年)によって独立に，かつほぼ同時に発見された酸素(プリ

ーストリによれば脱フロギストン空気)である。このことを含めた燃焼理論を確立し

たラボアジエは，「フロギストンに関する省察」(1783年)や「化学原論」(1789年)によ

って，酸素による燃焼理論がいかに合理的であるか，それに反してフロギストン説

による燃焼の説明がいかに複雑で，自己矛盾に満ちているかを指摘し，フロギスト

ン説を訂正した。

気体の発見
年　代	発　見　者	気　　体	発見者の命名
1754	J.Black(イギリス)	二酸化炭素	固定空気
1766	H.Cavendish(イギリス)	水素	可燃性空気
1769～73	K.W.Scheele(スウェーデン)	酸素	火の空気
1772	D.Rutherford(イギリス)	窒素	フロギストン化空気
〃	J.Preistley(イギリス)	塩化水素	酸の空気
1774	K.W.Scheele(スウェーデン)	塩素	脱フロギストン塩酸
1775	J.Priestley(イギリス)	酸素	〃　空気

酸化数

►酸化数

　単体及び化合物中の価電子を，より電気陰性度の大きい原子に割り当てたとき，

それぞれの原子がもつ荷電を表す数を酸化数という。

　電子の割り当て方は完全に一義的とは言えないので，物質によっては，その分子

構造についての知識を必要とする場合もあるが，一般には，化合物中の電子構造を

考えないでも，その値を計算し得るので，酸化還元反応を考える有効な手段として

利用されている。酸化数の判定に当たってしばしば混乱を招くのは，構造のわかっ

ていない化合物の場合である。

　酸化数の決め方で，化合物中の原子の酸化数を決める定義は，共有結合の概念か

ら受け入れにくいこともあるので，この定義が全く形式的で便宜的なものであるこ

とを強調したほうがよいだろう。

　酸化数の定義に従えば，あらゆる酸化還元反応について，それにあずかる物質が

酸化されたか還元されたかをはっきり見分けることができる。しかし，大部分の有

機化学反応や多くの無機化合物の反応では，それにあずかる分子種が電子を失った

か，それとも電子を得たかがはっきりしないものが多い。それは，これらの物質の

化学結合が，イオン結合と共合結合のどちらとも言い切れず，その中間のものが多

いからである。

参考　金属の激しい酸化還元反応

厳密な意味での酸化数を理解するには高校生にとって難しい部分がある。しかし，

形式的にp.64表5に従って酸化数を決めることは，難しいことではない。新指導要領

で扱う酸化・還元反応を考えていくには酸化数の変化を見ていく方がわかりやすい。