酸化と還元

I

プロローグ

本来は、ある物質が酸素と化学反応して化合物(酸化物)をつくったり、生成する物質にふくまれる酸素の量が元の状態よりも増加することを酸化といい、逆に酸化物から酸素がはずれる化学反応を還元といった。

II

狭義の酸化と還元

たとえば金属のマグネシウムと酸素分子との反応は、

2Mg + O2→ 2MgO

だが、マグネシウムに着目すると、反応後に酸素の量が増加しているので酸化されたということになる。逆に酸化マグネシウムを一定の温度以上に加熱して水素と反応させると

MgO + H2→ Mg + H2O

という反応がおきて、酸化マグネシウムの酸素がうばわれるので、還元されたという。ほとんどの化学反応は、酸化と還元が同時に並行しておきる。自身が酸化した物質は、反応に関与した他方の物質を還元している。上の化学反応式で、酸化マグネシウムは還元されているが、水素分子は酸化されていることになる。

III

拡張された酸化と還元

現在ではこれを拡張して、本来の酸化のほかに、(1)ある物質から水素がとりのぞかれる反応、(2)ある物質またはイオンが電子をうしなう反応、の2つをふくめて酸化といっている。

たとえば塩化鉄(II)と塩素が反応して塩化鉄(III)を生じる化学反応は、

2FeCl2+ Cl2→ 2FeCl3

という反応だが、反応の前と後で、鉄は2個の電子をうしなった状態から3個の電子をうしなった状態に変化している。つまり、塩化鉄(II)は化学反応によって電子をうしなっているので、酸化されたという。

IV

酸化還元反応

電子の移動がおこる反応で、酸化と還元が同時におこる場合を酸化還元反応という。たとえば銅イオンをふくむ溶液に亜鉛板をひたすと、亜鉛板の表面に金属の銅が析出する

Zn + Cu2+→ Zn2++ Cu

という反応では、Znは反応して電子がうばわれた状態になるので、酸化されたといい、Cu²⁺は電子をうけとったので還元されたということができ、全体の化学反応は、酸化還元反応である。