レドックス反応とは何か、存在するタイプ、その用途、特性、レドックス反応の例について説明します。
酸化還元反応では、1つの分子が電子を失い、別の分子が電子を受け取ります。酸化還元反応とは何ですか？
の 化学は、酸化還元反応、酸化物還元反応、または化学反応への還元酸化反応として知られています。 電子 原子間または 分子 関与。
この交換は、状態の変化に反映されます 酸化 試薬の。電子をあきらめる反応物は酸化を受け、電子を受け取る反応物は還元されます。
酸化状態は、化学元素の原子がその一部であるときに放棄または受け入れる電子の量を示します 化学反応。それはまた想定されるものとして解釈することができます 電荷 他の原子とのすべての結合が完全にイオン性である場合、特定の原子が持つであろうこと。酸化数または バレンシア.
酸化状態は次のように表されます。 整数、中性元素の酸化状態はゼロです。したがって、原子のタイプとそれが関与する反応に応じて、正または負の値を取ることができます。一方で、一部 原子 それらは、それらが関与する反応に応じてさまざまな酸化状態を持っています。
の各原子の状態または酸化数を正しく決定する方法を知っている 化合物 酸化還元反応を理解して分析することが不可欠です。それらの値を計算できる特定のルールがあります。
- 中性元素または分子の酸化数はゼロです。例：固体金属（Fe、Cu、Zn…）、分子（O2、N2、F2）。
- The イオン 単一原子の化合物は、それらの電荷に等しい酸化数を持っています。例：Na +、Li +、Ca2 +、Mg2 +、Fe2 +、Fe3 +、Cl–。
- フッ素は、存在する最も電気陰性度の高い元素であるため、常に-1の酸化状態になります（F–）。
- 水素の酸化数は常に+1（H +）ですが、金属水素化物（水素化カリウム、KH）の酸化数は-1（H–）です。
- 酸素の酸化数は-2ですが、いくつかの例外があります。
- フッ素と化合物を形成する場合、酸化数は2+になります。例：二フッ化酸素（OF2）。
- それが過酸化物を形成するとき、それは酸化数-1（O22-）を持っています。例：過酸化水素（H2O2）、過酸化ナトリウム（Na2O2）。
- それがスーパーオキシドを形成するとき、それは酸化数-½（O2–）を持ちます。例：超酸化カリウム（KO2）。
- 中性化合物を構成する原子の酸化数の代数和はゼロです。
- 多原子イオンを構成する原子の酸化数の代数和は、イオンの電荷に等しくなります。例：硫酸陰イオン（SO42-）の酸化数は-2です。これは、硫黄と酸素の酸化数の合計に、それぞれに化合物の各原子の量を掛けたものに等しくなります。この場合、酸化数は1になります。硫黄原子と4つの酸素原子。
- いくつかの酸化数 化学元素 それらは、それらが含まれる中性化合物またはイオンによって異なります。次に、次のように化合物の原子の酸化数を計算することができます。
どこ いいえ（） は酸化数を意味し、化学元素は括弧内にあります。
このように、すべてのレドックス反応には2種類の反応物があり、1つは電子を放出し、もう1つは電子を受容します。
- 酸化剤。電子を捕獲するのは原子です。この意味で、初期の酸化状態が低下し、還元が起こります。このように、それは電子を獲得することによってその負の電荷を増加させます。
- 還元剤。電子をあきらめ、その初期酸化状態を高め、酸化を受けるのは原子です。このように、それは電子をあきらめることによってその正電荷を増加させます。
一部の化学物質は、酸化と還元を同時に行うことができます。これらの元素は両性電解質と呼ばれ、これが起こるプロセスは両性化と呼ばれます。
レドックス反応は、 宇宙、のプロセスの一部であるため 光合成 の中に 植物 との 呼吸 動物では、 生活.
酸化還元反応の特徴
酸化還元反応は日常的に私たちの周りにあります。の酸化 金属、 燃焼 台所のガスのまたは得るためのブドウ糖の酸化さえ ATP 私たちの体にはいくつかの例があります。
ほとんどの場合、レドックス反応はかなりの量を放出します エネルギー.
一般に、各レドックス反応は2段階または半反応で構成されます。半反応の1つでは、酸化が発生し（反応物が酸化され）、もう1つでは、還元が発生します（反応物が還元されます）。
すべての半反応を代数的に組み合わせた結果として得られる全酸化還元反応は、しばしば「グローバル反応」と呼ばれます。半反応を代数的に組み合わせる場合は、質量と電荷の両方を調整する必要があることに注意することが重要です。つまり、酸化中に放出される電子の数は、還元中に得られる電子の数と同じである必要があり、各反応物の質量は、各生成物の質量と等しくなければなりません。
例えば：
- 還元半反応。の削減 銅 2つの電子を捕獲することによって。その酸化状態を減少させます。
- 酸化半反応。 2つの電子を失うことによる鉄の酸化。その酸化状態を増加させます。
グローバルな反応：
酸化還元反応の種類
燃焼反応（レドックス反応）は、動きを生み出すことができるエネルギーを放出します。さまざまな種類のレドックス反応があり、さまざまな特性があります。最も一般的なタイプは次のとおりです。
- 燃焼。燃焼はレドックス化学反応であり、次の形でかなりの量のエネルギーを放出します。 熱 Y ライト。これらの反応は、多くのエネルギーを放出する高速酸化です。放出されたエネルギーは、自動車のエンジンに動きを発生させるために制御された方法で使用できます。と呼ばれる要素 酸化剤 （還元されて燃料に酸化される）および燃料要素（酸化されて酸化剤に還元される）。燃料の例としては、ガソリンとキッチンで使用するガスがありますが、最もよく知られている酸化剤はガス状酸素（O2）です。
- 酸化 金属の。それらは燃焼よりも遅い反応です。それらは一般に、特定の材料、特に金属材料への酸素の作用による劣化として説明されます。これは世界的に知られており、特に沿岸の人々では、環境からの塩が反応を加速（触媒）する日常的な現象です。そのため、私たちをビーチに連れて行った後、車はすべての痕跡の塩水をきれいにしなければなりません。
- 不均衡。不均化反応としても知られ、還元と酸化を同時に行う単一の試薬を提供します。この典型的なケースは、過酸化水素（H2O2）の分解です。
- シンプルなスクロール。 「単純置換反応」とも呼ばれ、2つの元素が同じ化合物内のそれぞれの場所を交換するときに発生します。つまり、ある元素が式の正確な位置で別の元素に置き換わり、それぞれの電荷と他の原子のバランスが適切に保たれます。一例は、金属が酸中の水素を置換し、塩が形成されるときに起こることです。 電池 アプライアンスの故障。
酸化還元反応の例
酸化還元反応の例は非常に豊富です。前述の各タイプの例を示します。
- オクタンの燃焼。オクタンは 炭化水素 私たちの車のエンジンを動かすために使用されるガソリンの成分。オクタンが酸素と反応すると、オクタンが酸化されて酸素が還元され、この反応の結果として大量のエネルギーが放出されます。この放出されたエネルギーは、エンジンで仕事を生成するために使用され、その過程で二酸化炭素と水蒸気も生成します。この反応を表す方程式は次のとおりです。
- 過酸化水素の分解。これは、過酸化水素がその構成要素である水と酸素に分解する不均化反応です。この反応では、酸素の酸化数を-1（H2O2）から-2（H2O）に減らすことで還元され、酸化数を-1（H2O2）から0（O2）に増やすことで酸化されます。
- 銅による銀の変位。の反応です 変位 金属銅の破片を硝酸銀の溶液に浸すことで、どのように見えるかを簡単に確認できます。 色 溶液の一部が青色に変わり、銅片の上に金属銀の薄層が堆積します。この場合、金属銅（Cu）の一部は、硝酸銅（II）（Cu（NO3）2）の一部として、Cu2 +イオンに変換されます。硝酸銅（II）の溶液は、美しい青色をしています。一方、硝酸銀（AgNO3）の一部であるAg +カチオンの一部は、金属銀（Ag）に変換されて堆積します。
- 亜鉛と希塩酸との反応。これは、HCl（aq）中の水素が亜鉛によって置換されて塩を形成する単純な置換反応です。
- 鉄の酸化。金属鉄は、からの酸素と接触すると酸化します 空気。これは、鉄の物体が長期間空気にさらされると茶色のさびの層を形成する日常生活で見られます。この反応では、酸化状態が0の金属鉄（Fe）がFe3 +に変換されます。つまり、酸化状態が増加します（酸化します）。このため、それは直感的または口語的に言われています：鉄の錆。
産業用アプリケーション
レドックス反応の産業用途は無限大です。たとえば、燃焼反応は生成に理想的です 仕事 それは生成するのに役立ちます 動き 発電所で生産するために使用される大型モーターで 電気.
プロセスは燃焼で構成されています 化石燃料 熱を得て生産する 水蒸気 ボイラーでは、この蒸気は大型エンジンやタービンを駆動するために使用されます。一方、燃焼反応は、私たちの車のように化石燃料を使用する自動車のエンジンを動かすためにも使用されます。
一方、置換および置換レドックス反応は、特定の元素を純度の高い状態で取得するのに役立ちます。 自然。たとえば、銀は反応性が高いです。鉱物下層土で純粋であることがわかることはまれですが、レドックス反応によって高度な純度を得ることができます。塩やその他の入手に関しても同じことが起こります 化合物.